単結晶シリコン製の装置
【課題】最大限の機械的安定性、あるいは最大限の接着面を有するキャップウエハをボンディングパッドのできるだけ近くに配置できるため、出来るだけ急勾配のフランクが形成されている単結晶シリコン製の装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】面方位が１００であるシリコン基板の表面２０から裏面３０に向かって貫通するエッチング開口を形成するにあたって、表面２０に形成したエッチングマスクより小さい開口を有するエッチングマスクを裏面３０に形成し、両面からエッチングすることで、表面２０から裏面３０に向かって延在する面方位１１１の側面４２、側面４２から延在し裏面３０に対して垂直な側面４４、側面４４から延在する面方位１１１の側面４８が構成されるようにする。
【解決手段】面方位が１００であるシリコン基板の表面２０から裏面３０に向かって貫通するエッチング開口を形成するにあたって、表面２０に形成したエッチングマスクより小さい開口を有するエッチングマスクを裏面３０に形成し、両面からエッチングすることで、表面２０から裏面３０に向かって延在する面方位１１１の側面４２、側面４２から延在し裏面３０に対して垂直な側面４４、側面４４から延在する面方位１１１の側面４８が構成されるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の側面と、この第１の側面に対向して配置された第２の側面と、第１の側面から第２の側面に向かって延びる第３の側面とを有する単結晶シリコン製の装置であって、この場合、第１の側面及び第２の側面は、それぞれ単結晶シリコンの１００の平面内に延びており、第３の側面は単結晶シリコンの１１１の平面内の第１の領域に延びている形式のものから出発する。
【背景技術】
【０００２】
１００のＳｉ材料をＫＯＨエッチングする際には、ウェハ表面に方形の開口を正確にエッチングするために、Ｓｉウェハの結晶学上の特性を利用する。この場合、深さ方向には垂直な壁ではなく、５４．７°の角度を有する傾斜フランクが生じる。この特性も、１００のウェハ材料の結晶学上の１特性である。傾斜フランクは１１１の平面に相当し且つ事実上、ＫＯＨにおけるエッチストップ特性を有している。１１１の平面は、Ｓｉ結晶において断然最低のエッチング率を有しているので、規定された傾斜の壁を備えた、良好に規定される開口の形成に役立つことができる。
【０００３】
ＫＯＨエッチングの場合はシリコンウェハの片面から、深さ方向で常に５４．７°の角度を有する壁が形成される。従って、より急勾配のフランクは結晶学的な観点から実現不可能である。
【０００４】
しかし、いくつかのマイクロマシニング構造においては、最大限の機械的安定性を得るために、又は最大限の接着面を有するキャップウェハをボンディングパッドのできるだけ近くに配置できるようにするために、できるだけ急勾配のフランクを有していることが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は従来技術における欠点を回避することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題を解決するために本発明では、第３の側面が、単結晶シリコンの１１０の平面内の第２の領域に延在しているようにした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、第１の側面と、この第１の側面に対向して配置された第２の側面と、第１の側面から第２の側面に向かって延びる第３の側面とを備えた、単結晶シリコン製の装置から出発する。この場合、第１の側面及び第２の側面は、それぞれ単結晶シリコンの１００の平面内に延びており、第３の側面は、単結晶シリコンの１１１の平面内の第１の領域に延在している。本発明の核心は、第３の側面が、単結晶シリコンの１１０の平面内の第２の領域に延在しているという点にある。有利には、第３の側面は、第１の側面及び第２の側面に対して垂直に延びる領域を有している。有利には、１１１の平面に沿ってのみ延在する、従来技術における第３の側面よりも急勾配の第３の側面（フランク）が形成されている。
【０００８】
本発明による装置の有利な構成では、第３の側面は単結晶シリコンの１１１の平面内の第３の領域に延在しており、この場合、第２の領域は第１の領域と第３の領域との間に配置されている。
【０００９】
本発明による装置の別の有利な構成では、当該装置が第１の側面から第２の側面に通じる貫通開口を有しており、該貫通開口の側壁が第３の側面である。有利には、当該装置は急勾配の側壁（フランク）を備えた溝又は穴を有していてよい。
【００１０】
貫通開口が、第１の側面では第１の開口幅を有しており且つ第２の側面では第２の開口幅を有しており、第１の開口幅が第２の開口幅よりも大きく、第２の開口幅が、第１の側面と第２の側面との間の装置の厚さ及び第１の開口幅から出発する単結晶の１１１の平面の角度によって予め規定される開口幅よりも大であることも有利である。有利には、第２の開口幅は、第１のウェハ側面における貫通開口から出発して、１００の平面に対する１１１のエッチストップ平面の角度を考慮して、規定された厚さを有する１００のシリコンウェハをＫＯＨエッチングにより貫通エッチングする場合に第２の側面に形成される可能性のある開口幅よりも、大である。
【００１１】
更に本発明は、以下の製作ステップを有する、単結晶シリコン製の装置を製作するための方法に関する。即ち：
‐第１の側面と、この第１の側面に対向して配置された第２の側面とを有する単結晶シリコン製の基板を用意する。この場合、第１の側面及び第２の側面は、それぞれ単結晶シリコンの１００の平面内に延びており、基板は第１の側面と第２の側面との間に所定の厚さを有している。
‐基板の第１の側面に、第１の開口幅を有する第１の開口を備えた第１のマスクを設ける。
‐基板の第２の側面に、第２の開口幅を有する第２の開口を備えた第２のマスクを設ける。この場合、第１の開口と第２の開口とは互いに対向位置するように配置され、しかも、第１の開口幅は第２の開口幅よりも大きく規定されており、第２の開口幅は、基板の厚さ及び第１の開口幅から出発する単結晶シリコンの１１１の平面の角度によって予め規定される開口幅よりも大である。
‐第１の側面及び第２の側面から基板をＫＯＨエッチングして、第１の側面から第２の側面に向かって延びる第３の側面を形成する。この場合、この第３の側面は、単結晶シリコンの１１１の平面内の第１の領域及び単結晶シリコンの１１０の平面内の第２の領域に延在している。
【００１２】
両面ＫＯＨエッチングを用いた本発明による２マスクプロセスによって、従来技術におけるよりも大きな勾配を有する第３の側面（エッチフランク）を製作することが可能である。この製作法に基づき、エッチフランクは最早シリコン基板の１１１の平面に沿ってのみ延在するのではなく、部分的に１１０の平面に沿っても延在しており、つまり１００の平面内に延在する第１の側面及び第２の側面に対して垂直方向でも延在している。従って、平均するとより大きな勾配を有するエッチフランクが生ぜしめられる。
【００１３】
本発明による製作法の有利な手段では、ＫＯＨエッチングの製作ステップにおいて、単結晶シリコンの１１１の平面内の第３の領域に延在する第３の側面を製作する。この場合、第２の領域は第１の領域と第３の領域との間に配置されている。
【００１４】
本発明による製作法の別の有利な手段では、基板のＫＯＨエッチングを第１の側面と第２の側面とから同時に行う。本発明による製作法の更に別の有利な手段では、第１の側面及び第２の側面からの基板のＫＯＨエッチングを時間的にずらして行う。有利には、各エッチング開始時点及び各エッチング時間を選択することにより、フランクのデザインを制御することができる。
【００１５】
１００のウェハにＫＯＨエッチングされた貫通部を製作する際に「２マスク技術」を使用することにより、一貫して扁平な面は形成しないという特徴のみを有する、より急勾配のフランクをシリコンウェハにおいて実現することが可能である。一貫して扁平な面の代わりに、当該のシリコンウェハは変化する勾配を備えた、つまり１１１の平面の角度及び１１０の平面の角度を有する、段付けされた面を有している。
【００１６】
本発明により、有利にはフランクの勾配が、ワイヤボンディング用の楔形ボンディング工具の断面にほぼ等しくなるように調節可能な勾配を有するフランクを備えた貫通開口が形成され得、これにより、楔形ボンディング工具は貫通開口に良好な適合精度を以て収容され得る。本発明によるフランクデザインは、できるだけ大きなボンディング面を、貫通開口を巡る構造のできるだけ大きな機械的安定性と組み合わせるということを保証する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。
【００１８】
図１には、従来技術による単結晶シリコン製の装置が示されている。図示のマイクロマシニング装置１０は、単結晶のシリコン基板１から成っている。当該のマイクロマシニング装置１０は、第１の側面２０と、対向位置する第２の側面３０とを有しており、これらの側面２０，３０は、単結晶のシリコン基板１の結晶学上の１００の平面に配置されている。マイクロマシニング装置１０は、第１の側面２０と、対向位置する第２の側面３０との間に所定の厚さ６０を有している。当該のマイクロマシニング装置１０にはＫＯＨを用いて第１の側面２０から切欠きがエッチングされた。この切欠きは、図示のように止まり穴であってよいか、又は第１の側面２０から第２の側面３０に向かう貫通開口（ここでは図示せず）であってよい。これにより、第１の側面２０から第２の側面３０に向かって延びる第３の側面４０が形成されている。
【００１９】
１００のＳｉ材料をＫＯＨエッチングする際には、方形の開口をウェハ表面に正確にエッチングするために、Ｓｉウェハの結晶学上の特性を利用する。ＫＯＨエッチングでは、深さ方向に垂直な壁は形成されず、５４．７°の角度を有する傾斜フランクが形成される。この特性も、１００のウェハ材料の結晶学上の１特性である。傾斜フランクは、１１１の平面に相当し且つＫＯＨでのエッチングにおけるエッチストップ特性を有している。１１１の平面は、Ｓｉ結晶では断然最低のエッチング率を有しているので、規定された傾斜壁を有する規定された開口が著しく良好に生ぜしめられる。
【００２０】
従って、第３の側面４０は単結晶のシリコン基板１の結晶学上の１１１の平面に沿って延びている。この平面は、１００の平面に対して５４．７°の角度を有している。つまり、結晶学的な視点から見てより急勾配のフランクは実現不能である。
【００２１】
図２には、本発明による単結晶シリコン製の装置の予備成形が示されている。前述の５４．７°の角度よりも急勾配で延びる第３の側面４０、即ち、貫通開口のより一層急勾配のフランクが、本発明による２マスク式ＫＯＨエッチングプロセスにより得られる。この２マスク式ＫＯＨエッチングプロセスでは両側面から１００のウェハが貫通エッチングされる。このためには、シリコン基板１の第１の側面２０に、第１の開口幅５２を有する第１の開口を備えた第１のマスク７０が付与される。対向位置するシリコン基板１の第２の側面３０には、第２の開口幅５４を有する第２の開口を備えた第２のマスク８０が付与される。第１のマスク７０と第２のマスク８０とは対向位置して配置されており且つ上から見て規定されたオーバラップを有している必要がある。その後、両側面からＫＯＨでエッチングされる。図２には、（例えば１枚のウェハの）シリコン基板１を貫通エッチングした直後のマイクロマシニング装置１０の状態が示されている。ＫＯＨエッチングの結果、貫通開口５０が形成されており、この貫通開口５０の側方は、第３の側面４０によって制限されている。貫通開口５０は、マイクロマシニング装置１０の第１の側面２０に第１の開口幅５２を有しており且つ第２の側面３０に第２の開口幅５４を有している。この場合、間隔「ｂ」は第１のマスク７０と第２のマスク８０とのオーバラップを示している。第３の側面４０は、第１の側面２０から出発してそれぞれ第１の領域４２を有しており、この第１の領域４２は、従来技術で公知のように、１１１の平面に沿って延びている。第３の側面４０は、図示の成形において更に各１つの尖端部を有しており、これらの尖端部は、１００の平面に沿った縁部と、第１の領域４２と同一ではあるが、符号だけが逆の角度を有する、別の１１１の平面に沿った第３の領域４６とから成っている。
【００２２】
図３には、本発明による単結晶シリコン製の装置の第１実施例が示されている。ＫＯＨエッチングが時間にわたって進行すると付加的に、形成されたシリコン尖端部から出発し且つ１１０の方向でシリコン基板１内へ先行して進むエッチフロントが生じる。１００の平面に対して垂直に位置するこの１１０の平面は、第２の領域４４を形成し且つエッチング時間の経過に伴って、ますますシリコン基板１内へ進入する。
【００２３】
図４には、本発明による単結晶シリコン製の装置の第２実施例が示されている。この第２実施例は、連続的なＫＯＨエッチングにより得られる。この場合、１１０の平面内に配置された第２の領域４４は、第２のマスク８０の縁部にぶつかる。上で説明した１１１の平面内に配置された第３の領域４６は、この時点では最早存在していない。連続的にＫＯＨエッチングし、これにより第２の領域４４が更に前進すると、新たに第３の領域４８が形成され、この第３の領域４８は１１１の平面に沿って、第１の領域４２と同じ角度で延びている。即ち、１１０の平面内の第２の領域４４は、第１のマスク７０から出発する（第１の１１１の平面の）第１の領域４２の結合部と、第２のマスク８０から出発する（第２の１１１の平面の）第３の領域４８の結合部とを形成している。
【００２４】
第２の領域４４の高さｈは、マスクオーバラップｂに関連している。エッチフランクにおける第２の領域４４の側方位置は、エッチング時間に関連している。このエッチング特性は、ｂ＜ｄのマスクオーバラップについてのみ有効である。この場合、符号ｄは、ウェハの表側からのみ完全に貫通エッチングされた場合に生じる可能性のある、ｘ軸線に投影されたフランク幅を示すものである。ｂ＞ｄの値では、相応に長いＫＯＨエッチング時間を前提として、第１の１１１の平面が実際にはエッチストップ平面として働く。この場合の貫通エッチングの形状は、公知の５４．７°のエッチフランクを有する、従来技術における片側貫通エッチングの形状に相当する。換言すると、第１の開口幅５２は、第２の開口幅５４よりも大きく規定されている。但しこの場合、１１１の平面を第２の側面３０まで進行させるつもりならば、第２の開口幅５４は、基板１の厚さ６０及び第１の側面２０における第１の開口幅５２から出発する単結晶シリコンの１１１の平面の角度によって予め規定されるよりも大きく設けられている。
【００２５】
本発明の構成では、エッチフランクは、ワイヤボンディング用のボンディング工具、即ち楔形ボンディング工具の断面に対してほぼ相補的な断面を有している。貫通開口は、エッチフランクの適当な設定において、例えば約３０°の角度を有する楔形ボンディング工具を、ほぼ正確に適合して収容するために適している。第２の側面３０において、第２の開口幅５４の領域にはボンディングパッドを設けることができ、このボンディングパッドは、第１の側面２０から楔形ボンディング工具によりボンディングワイヤと結合可能である（図示せず）。
【００２６】
図５には、本発明による単結晶シリコン製の装置を製作するための方法が概略的に示されている。この方法は以下の製作ステップを有している。即ち：
（Ａ）第１の側面２０及びこの第１の側面２０に対向して配置された第２の側面３０を備えた、単結晶シリコン製の基板１を用意する。この場合、第１の側面２０及び第２の側面３０は、それぞれ単結晶シリコンの１００の平面内に延在しており、基板１は第１の側面２０と第２の側面３０との間に厚さ６０を有している。
（Ｂ）基板１の第１の側面２０に、第１の開口幅５２を有する第１の開口を備えた第１のマスク７０を設ける。
（Ｃ）基板１の第２の側面３０に、第２の開口幅５４を有する第２の開口を備えた第２のマスク８０を設ける。この場合、第１の開口と第２の開口とは互いに対向位置するように配置され、しかも、第１の開口幅５２は第２の開口幅５４よりも大きく規定されており、第２の開口幅５４は、基板１の厚さ６０及び第１の開口幅５２から出発する単結晶シリコンの１１１の平面の角度によって予め規定される開口幅よりも大である。
（Ｄ）第１の側面２０と第２の側面３０とから基板１をＫＯＨエッチングする。この場合、第１の側面２０から第２の側面３０に向かって延びる第３の側面４０が形成される。この第３の側面４０は、単結晶シリコンの１１１の平面内の第１の領域４２と、単結晶シリコンの１１０の平面内の第２の領域４４とに延在している。
【００２７】
１実施例では、製作ステップ（Ｄ）において、単結晶シリコンの１１１の平面内の第３の領域４６，４８に延在する第３の側面４０を形成することが規定されている。この場合、第２の領域４４は、第１の領域４２と第３の領域４６，４８との間に配置されている。
【００２８】
即ち、１００のウェハにＫＯＨエッチングされた貫通開口を製作する際に「２マスク技術」を使用することにより、シリコンウェハにおいて、一貫して平らな面は形成しないという特徴のみを有する、より一層急勾配のフランクを実現することが可能である。
【００２９】
この方法は、時間制御式で行うこともできる。つまり、第１の側面及び第２の側面３０からのエッチングは同じ時間に行うことができるか、又は予め規定可能な違う時間に行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来技術による単結晶シリコン製の装置を示した図である。
【図２】本発明による単結晶シリコン製の装置の予備成形を示した図である。
【図３】本発明による単結晶シリコン製の装置の第１実施例を示した図である。
【図４】本発明による単結晶シリコン製の装置の第２実施例を示した図である。
【図５】本発明による単結晶シリコン製の装置の第２実施例を示した図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ シリコン基板、 １０ マイクロマシニング装置、 ２０ 第１の側面、 ２０ 第２の側面、 ４０ 第３の側面、 ４２ 第１の領域 ４４ 第２の領域、 ４６，４８ 第３の領域、 ５０ 貫通開口、 ５２ 第１の開口幅、 ５４ 第２の開口幅、 ６０ 厚さ、 ７０ 第１のマスク、 ８０ 第２のマスク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の側面と、この第１の側面に対向して配置された第２の側面と、第１の側面から第２の側面に向かって延びる第３の側面とを有する単結晶シリコン製の装置であって、この場合、第１の側面及び第２の側面は、それぞれ単結晶シリコンの１００の平面内に延びており、第３の側面は単結晶シリコンの１１１の平面内の第１の領域に延びている形式のものから出発する。
【背景技術】
【０００２】
１００のＳｉ材料をＫＯＨエッチングする際には、ウェハ表面に方形の開口を正確にエッチングするために、Ｓｉウェハの結晶学上の特性を利用する。この場合、深さ方向には垂直な壁ではなく、５４．７°の角度を有する傾斜フランクが生じる。この特性も、１００のウェハ材料の結晶学上の１特性である。傾斜フランクは１１１の平面に相当し且つ事実上、ＫＯＨにおけるエッチストップ特性を有している。１１１の平面は、Ｓｉ結晶において断然最低のエッチング率を有しているので、規定された傾斜の壁を備えた、良好に規定される開口の形成に役立つことができる。
【０００３】
ＫＯＨエッチングの場合はシリコンウェハの片面から、深さ方向で常に５４．７°の角度を有する壁が形成される。従って、より急勾配のフランクは結晶学的な観点から実現不可能である。
【０００４】
しかし、いくつかのマイクロマシニング構造においては、最大限の機械的安定性を得るために、又は最大限の接着面を有するキャップウェハをボンディングパッドのできるだけ近くに配置できるようにするために、できるだけ急勾配のフランクを有していることが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は従来技術における欠点を回避することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題を解決するために本発明では、第３の側面が、単結晶シリコンの１１０の平面内の第２の領域に延在しているようにした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、第１の側面と、この第１の側面に対向して配置された第２の側面と、第１の側面から第２の側面に向かって延びる第３の側面とを備えた、単結晶シリコン製の装置から出発する。この場合、第１の側面及び第２の側面は、それぞれ単結晶シリコンの１００の平面内に延びており、第３の側面は、単結晶シリコンの１１１の平面内の第１の領域に延在している。本発明の核心は、第３の側面が、単結晶シリコンの１１０の平面内の第２の領域に延在しているという点にある。有利には、第３の側面は、第１の側面及び第２の側面に対して垂直に延びる領域を有している。有利には、１１１の平面に沿ってのみ延在する、従来技術における第３の側面よりも急勾配の第３の側面（フランク）が形成されている。
【０００８】
本発明による装置の有利な構成では、第３の側面は単結晶シリコンの１１１の平面内の第３の領域に延在しており、この場合、第２の領域は第１の領域と第３の領域との間に配置されている。
【０００９】
本発明による装置の別の有利な構成では、当該装置が第１の側面から第２の側面に通じる貫通開口を有しており、該貫通開口の側壁が第３の側面である。有利には、当該装置は急勾配の側壁（フランク）を備えた溝又は穴を有していてよい。
【００１０】
貫通開口が、第１の側面では第１の開口幅を有しており且つ第２の側面では第２の開口幅を有しており、第１の開口幅が第２の開口幅よりも大きく、第２の開口幅が、第１の側面と第２の側面との間の装置の厚さ及び第１の開口幅から出発する単結晶の１１１の平面の角度によって予め規定される開口幅よりも大であることも有利である。有利には、第２の開口幅は、第１のウェハ側面における貫通開口から出発して、１００の平面に対する１１１のエッチストップ平面の角度を考慮して、規定された厚さを有する１００のシリコンウェハをＫＯＨエッチングにより貫通エッチングする場合に第２の側面に形成される可能性のある開口幅よりも、大である。
【００１１】
更に本発明は、以下の製作ステップを有する、単結晶シリコン製の装置を製作するための方法に関する。即ち：
‐第１の側面と、この第１の側面に対向して配置された第２の側面とを有する単結晶シリコン製の基板を用意する。この場合、第１の側面及び第２の側面は、それぞれ単結晶シリコンの１００の平面内に延びており、基板は第１の側面と第２の側面との間に所定の厚さを有している。
‐基板の第１の側面に、第１の開口幅を有する第１の開口を備えた第１のマスクを設ける。
‐基板の第２の側面に、第２の開口幅を有する第２の開口を備えた第２のマスクを設ける。この場合、第１の開口と第２の開口とは互いに対向位置するように配置され、しかも、第１の開口幅は第２の開口幅よりも大きく規定されており、第２の開口幅は、基板の厚さ及び第１の開口幅から出発する単結晶シリコンの１１１の平面の角度によって予め規定される開口幅よりも大である。
‐第１の側面及び第２の側面から基板をＫＯＨエッチングして、第１の側面から第２の側面に向かって延びる第３の側面を形成する。この場合、この第３の側面は、単結晶シリコンの１１１の平面内の第１の領域及び単結晶シリコンの１１０の平面内の第２の領域に延在している。
【００１２】
両面ＫＯＨエッチングを用いた本発明による２マスクプロセスによって、従来技術におけるよりも大きな勾配を有する第３の側面（エッチフランク）を製作することが可能である。この製作法に基づき、エッチフランクは最早シリコン基板の１１１の平面に沿ってのみ延在するのではなく、部分的に１１０の平面に沿っても延在しており、つまり１００の平面内に延在する第１の側面及び第２の側面に対して垂直方向でも延在している。従って、平均するとより大きな勾配を有するエッチフランクが生ぜしめられる。
【００１３】
本発明による製作法の有利な手段では、ＫＯＨエッチングの製作ステップにおいて、単結晶シリコンの１１１の平面内の第３の領域に延在する第３の側面を製作する。この場合、第２の領域は第１の領域と第３の領域との間に配置されている。
【００１４】
本発明による製作法の別の有利な手段では、基板のＫＯＨエッチングを第１の側面と第２の側面とから同時に行う。本発明による製作法の更に別の有利な手段では、第１の側面及び第２の側面からの基板のＫＯＨエッチングを時間的にずらして行う。有利には、各エッチング開始時点及び各エッチング時間を選択することにより、フランクのデザインを制御することができる。
【００１５】
１００のウェハにＫＯＨエッチングされた貫通部を製作する際に「２マスク技術」を使用することにより、一貫して扁平な面は形成しないという特徴のみを有する、より急勾配のフランクをシリコンウェハにおいて実現することが可能である。一貫して扁平な面の代わりに、当該のシリコンウェハは変化する勾配を備えた、つまり１１１の平面の角度及び１１０の平面の角度を有する、段付けされた面を有している。
【００１６】
本発明により、有利にはフランクの勾配が、ワイヤボンディング用の楔形ボンディング工具の断面にほぼ等しくなるように調節可能な勾配を有するフランクを備えた貫通開口が形成され得、これにより、楔形ボンディング工具は貫通開口に良好な適合精度を以て収容され得る。本発明によるフランクデザインは、できるだけ大きなボンディング面を、貫通開口を巡る構造のできるだけ大きな機械的安定性と組み合わせるということを保証する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。
【００１８】
図１には、従来技術による単結晶シリコン製の装置が示されている。図示のマイクロマシニング装置１０は、単結晶のシリコン基板１から成っている。当該のマイクロマシニング装置１０は、第１の側面２０と、対向位置する第２の側面３０とを有しており、これらの側面２０，３０は、単結晶のシリコン基板１の結晶学上の１００の平面に配置されている。マイクロマシニング装置１０は、第１の側面２０と、対向位置する第２の側面３０との間に所定の厚さ６０を有している。当該のマイクロマシニング装置１０にはＫＯＨを用いて第１の側面２０から切欠きがエッチングされた。この切欠きは、図示のように止まり穴であってよいか、又は第１の側面２０から第２の側面３０に向かう貫通開口（ここでは図示せず）であってよい。これにより、第１の側面２０から第２の側面３０に向かって延びる第３の側面４０が形成されている。
【００１９】
１００のＳｉ材料をＫＯＨエッチングする際には、方形の開口をウェハ表面に正確にエッチングするために、Ｓｉウェハの結晶学上の特性を利用する。ＫＯＨエッチングでは、深さ方向に垂直な壁は形成されず、５４．７°の角度を有する傾斜フランクが形成される。この特性も、１００のウェハ材料の結晶学上の１特性である。傾斜フランクは、１１１の平面に相当し且つＫＯＨでのエッチングにおけるエッチストップ特性を有している。１１１の平面は、Ｓｉ結晶では断然最低のエッチング率を有しているので、規定された傾斜壁を有する規定された開口が著しく良好に生ぜしめられる。
【００２０】
従って、第３の側面４０は単結晶のシリコン基板１の結晶学上の１１１の平面に沿って延びている。この平面は、１００の平面に対して５４．７°の角度を有している。つまり、結晶学的な視点から見てより急勾配のフランクは実現不能である。
【００２１】
図２には、本発明による単結晶シリコン製の装置の予備成形が示されている。前述の５４．７°の角度よりも急勾配で延びる第３の側面４０、即ち、貫通開口のより一層急勾配のフランクが、本発明による２マスク式ＫＯＨエッチングプロセスにより得られる。この２マスク式ＫＯＨエッチングプロセスでは両側面から１００のウェハが貫通エッチングされる。このためには、シリコン基板１の第１の側面２０に、第１の開口幅５２を有する第１の開口を備えた第１のマスク７０が付与される。対向位置するシリコン基板１の第２の側面３０には、第２の開口幅５４を有する第２の開口を備えた第２のマスク８０が付与される。第１のマスク７０と第２のマスク８０とは対向位置して配置されており且つ上から見て規定されたオーバラップを有している必要がある。その後、両側面からＫＯＨでエッチングされる。図２には、（例えば１枚のウェハの）シリコン基板１を貫通エッチングした直後のマイクロマシニング装置１０の状態が示されている。ＫＯＨエッチングの結果、貫通開口５０が形成されており、この貫通開口５０の側方は、第３の側面４０によって制限されている。貫通開口５０は、マイクロマシニング装置１０の第１の側面２０に第１の開口幅５２を有しており且つ第２の側面３０に第２の開口幅５４を有している。この場合、間隔「ｂ」は第１のマスク７０と第２のマスク８０とのオーバラップを示している。第３の側面４０は、第１の側面２０から出発してそれぞれ第１の領域４２を有しており、この第１の領域４２は、従来技術で公知のように、１１１の平面に沿って延びている。第３の側面４０は、図示の成形において更に各１つの尖端部を有しており、これらの尖端部は、１００の平面に沿った縁部と、第１の領域４２と同一ではあるが、符号だけが逆の角度を有する、別の１１１の平面に沿った第３の領域４６とから成っている。
【００２２】
図３には、本発明による単結晶シリコン製の装置の第１実施例が示されている。ＫＯＨエッチングが時間にわたって進行すると付加的に、形成されたシリコン尖端部から出発し且つ１１０の方向でシリコン基板１内へ先行して進むエッチフロントが生じる。１００の平面に対して垂直に位置するこの１１０の平面は、第２の領域４４を形成し且つエッチング時間の経過に伴って、ますますシリコン基板１内へ進入する。
【００２３】
図４には、本発明による単結晶シリコン製の装置の第２実施例が示されている。この第２実施例は、連続的なＫＯＨエッチングにより得られる。この場合、１１０の平面内に配置された第２の領域４４は、第２のマスク８０の縁部にぶつかる。上で説明した１１１の平面内に配置された第３の領域４６は、この時点では最早存在していない。連続的にＫＯＨエッチングし、これにより第２の領域４４が更に前進すると、新たに第３の領域４８が形成され、この第３の領域４８は１１１の平面に沿って、第１の領域４２と同じ角度で延びている。即ち、１１０の平面内の第２の領域４４は、第１のマスク７０から出発する（第１の１１１の平面の）第１の領域４２の結合部と、第２のマスク８０から出発する（第２の１１１の平面の）第３の領域４８の結合部とを形成している。
【００２４】
第２の領域４４の高さｈは、マスクオーバラップｂに関連している。エッチフランクにおける第２の領域４４の側方位置は、エッチング時間に関連している。このエッチング特性は、ｂ＜ｄのマスクオーバラップについてのみ有効である。この場合、符号ｄは、ウェハの表側からのみ完全に貫通エッチングされた場合に生じる可能性のある、ｘ軸線に投影されたフランク幅を示すものである。ｂ＞ｄの値では、相応に長いＫＯＨエッチング時間を前提として、第１の１１１の平面が実際にはエッチストップ平面として働く。この場合の貫通エッチングの形状は、公知の５４．７°のエッチフランクを有する、従来技術における片側貫通エッチングの形状に相当する。換言すると、第１の開口幅５２は、第２の開口幅５４よりも大きく規定されている。但しこの場合、１１１の平面を第２の側面３０まで進行させるつもりならば、第２の開口幅５４は、基板１の厚さ６０及び第１の側面２０における第１の開口幅５２から出発する単結晶シリコンの１１１の平面の角度によって予め規定されるよりも大きく設けられている。
【００２５】
本発明の構成では、エッチフランクは、ワイヤボンディング用のボンディング工具、即ち楔形ボンディング工具の断面に対してほぼ相補的な断面を有している。貫通開口は、エッチフランクの適当な設定において、例えば約３０°の角度を有する楔形ボンディング工具を、ほぼ正確に適合して収容するために適している。第２の側面３０において、第２の開口幅５４の領域にはボンディングパッドを設けることができ、このボンディングパッドは、第１の側面２０から楔形ボンディング工具によりボンディングワイヤと結合可能である（図示せず）。
【００２６】
図５には、本発明による単結晶シリコン製の装置を製作するための方法が概略的に示されている。この方法は以下の製作ステップを有している。即ち：
（Ａ）第１の側面２０及びこの第１の側面２０に対向して配置された第２の側面３０を備えた、単結晶シリコン製の基板１を用意する。この場合、第１の側面２０及び第２の側面３０は、それぞれ単結晶シリコンの１００の平面内に延在しており、基板１は第１の側面２０と第２の側面３０との間に厚さ６０を有している。
（Ｂ）基板１の第１の側面２０に、第１の開口幅５２を有する第１の開口を備えた第１のマスク７０を設ける。
（Ｃ）基板１の第２の側面３０に、第２の開口幅５４を有する第２の開口を備えた第２のマスク８０を設ける。この場合、第１の開口と第２の開口とは互いに対向位置するように配置され、しかも、第１の開口幅５２は第２の開口幅５４よりも大きく規定されており、第２の開口幅５４は、基板１の厚さ６０及び第１の開口幅５２から出発する単結晶シリコンの１１１の平面の角度によって予め規定される開口幅よりも大である。
（Ｄ）第１の側面２０と第２の側面３０とから基板１をＫＯＨエッチングする。この場合、第１の側面２０から第２の側面３０に向かって延びる第３の側面４０が形成される。この第３の側面４０は、単結晶シリコンの１１１の平面内の第１の領域４２と、単結晶シリコンの１１０の平面内の第２の領域４４とに延在している。
【００２７】
１実施例では、製作ステップ（Ｄ）において、単結晶シリコンの１１１の平面内の第３の領域４６，４８に延在する第３の側面４０を形成することが規定されている。この場合、第２の領域４４は、第１の領域４２と第３の領域４６，４８との間に配置されている。
【００２８】
即ち、１００のウェハにＫＯＨエッチングされた貫通開口を製作する際に「２マスク技術」を使用することにより、シリコンウェハにおいて、一貫して平らな面は形成しないという特徴のみを有する、より一層急勾配のフランクを実現することが可能である。
【００２９】
この方法は、時間制御式で行うこともできる。つまり、第１の側面及び第２の側面３０からのエッチングは同じ時間に行うことができるか、又は予め規定可能な違う時間に行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来技術による単結晶シリコン製の装置を示した図である。
【図２】本発明による単結晶シリコン製の装置の予備成形を示した図である。
【図３】本発明による単結晶シリコン製の装置の第１実施例を示した図である。
【図４】本発明による単結晶シリコン製の装置の第２実施例を示した図である。
【図５】本発明による単結晶シリコン製の装置の第２実施例を示した図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ シリコン基板、 １０ マイクロマシニング装置、 ２０ 第１の側面、 ２０ 第２の側面、 ４０ 第３の側面、 ４２ 第１の領域 ４４ 第２の領域、 ４６，４８ 第３の領域、 ５０ 貫通開口、 ５２ 第１の開口幅、 ５４ 第２の開口幅、 ６０ 厚さ、 ７０ 第１のマスク、 ８０ 第２のマスク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の側面（２０）と、この第１の側面（２０）に対向して配置された第２の側面（３０）と、第１の側面（２０）から第２の側面（３０）に向かって延びる第３の側面（４０）とを有する単結晶シリコン製の装置（１０）であって、第１の側面（２０）及び第２の側面（３０）が、それぞれ単結晶シリコンの１００の平面内に延在しており、第３の側面（４０）が、単結晶シリコンの１１１の平面内の第１の領域（４２）に延在している形式のものにおいて、
第３の側面（４０）が、単結晶シリコンの１１０の平面内の第２の領域（４４）に延在していることを特徴とする、単結晶シリコン製の装置。
【請求項２】
第３の側面（４０）が、単結晶シリコンの１１１の平面内の第３の領域（４６，４８）に延在しており、この場合、第２の領域（４４）は第１の領域（４２）と第３の領域（４６，４８）との間に配置されている、請求項１記載の単結晶シリコン製の装置。
【請求項３】
当該装置が、第１の側面（２０）から第２の側面（３０）に通じる貫通開口（５０）を有しており、第３の側面（４０）が前記貫通開口（５０）の側壁である、請求項１又は２記載の単結晶シリコン製の装置。
【請求項４】
貫通開口（５０）が、第１の側面（２０）では第１の開口幅（５２）を有しており且つ第２の側面（３０）では第２の開口幅（５４）を有しており、第１の開口幅（５２）が第２の開口幅（５４）よりも大であり、第２の開口幅（５４）が、第１の側面（２０）と第２の側面（３０）との間の装置の厚さ（６０）及び第１の開口幅（５２）から出発する単結晶シリコンの１１１の平面の角度によって予め規定された開口幅よりも大である、請求項３記載の単結晶シリコン製の装置。
【請求項５】
単結晶シリコン製の装置（１０）を製作するための方法であって、以下の製作ステップ、即ち：
（Ａ）第１の側面（２０）及びこの第１の側面（２０）に対向して配置された第２の側面（３０）を備えた、単結晶シリコン製の基板（１）を用意し、この場合、第１の側面（２０）及び第２の側面（３０）は、それぞれ単結晶シリコンの１００の平面内に延在しており、基板（１）は第１の側面（２０）と第２の側面（３０）との間に厚さ（６０）を有しており、
（Ｂ）基板（１）の第１の側面（２０）に、第１の開口幅（５２）を有する第１の開口を備えた第１のマスク（７０）を設け、
（Ｃ）基板（１）の第２の側面（３０）に、第２の開口幅（５４）を有する第２の開口を備えた第２のマスク（８０）を設け、この場合、第１の開口と第２の開口とは互いに対向位置するように配置され、しかも、第１の開口幅（５２）は第２の開口幅（５４）よりも大きく規定されており、第２の開口幅（５４）は、基板（１）の厚さ（６０）及び第１の開口幅（５２）から出発する単結晶シリコンの１１１の平面の角度によって予め規定される開口幅よりも大であり、
（Ｄ）第１の側面（２０）と第２の側面（３０）とから基板（１）をＫＯＨエッチングし、この場合、第１の側面（２０）から第２の側面（３０）に向かって延びる第３の側面（４０）が形成され、この第３の側面（４０）は、単結晶シリコンの１１１の平面内の第１の領域（４２）と、単結晶シリコンの１１０の平面内の第２の領域（４４）とに延在していることを特徴とする、単結晶シリコン製の装置を製作するための方法。
【請求項６】
製作ステップ（Ｄ）において、単結晶シリコンの１１１の平面内の第３の領域（４６，４８）に延在する第３の側面（４０）を形成し、この場合、第２の領域（４４）は、第１の領域（４２）と第３の領域（４６，４８）との間に配置されている、請求項５記載の方法。
【請求項７】
基板（１）のＫＯＨエッチングを、第１の側面（２０）及び第２の側面（３０）から同時に行う、請求項５又は６記載の方法。
【請求項８】
第１の側面（２０）及び第２の側面（３０）からの基板（１）のＫＯＨエッチングを、時間的にずらして行う、請求項５又は６記載の方法。
【請求項１】
第１の側面（２０）と、この第１の側面（２０）に対向して配置された第２の側面（３０）と、第１の側面（２０）から第２の側面（３０）に向かって延びる第３の側面（４０）とを有する単結晶シリコン製の装置（１０）であって、第１の側面（２０）及び第２の側面（３０）が、それぞれ単結晶シリコンの１００の平面内に延在しており、第３の側面（４０）が、単結晶シリコンの１１１の平面内の第１の領域（４２）に延在している形式のものにおいて、
第３の側面（４０）が、単結晶シリコンの１１０の平面内の第２の領域（４４）に延在していることを特徴とする、単結晶シリコン製の装置。
【請求項２】
第３の側面（４０）が、単結晶シリコンの１１１の平面内の第３の領域（４６，４８）に延在しており、この場合、第２の領域（４４）は第１の領域（４２）と第３の領域（４６，４８）との間に配置されている、請求項１記載の単結晶シリコン製の装置。
【請求項３】
当該装置が、第１の側面（２０）から第２の側面（３０）に通じる貫通開口（５０）を有しており、第３の側面（４０）が前記貫通開口（５０）の側壁である、請求項１又は２記載の単結晶シリコン製の装置。
【請求項４】
貫通開口（５０）が、第１の側面（２０）では第１の開口幅（５２）を有しており且つ第２の側面（３０）では第２の開口幅（５４）を有しており、第１の開口幅（５２）が第２の開口幅（５４）よりも大であり、第２の開口幅（５４）が、第１の側面（２０）と第２の側面（３０）との間の装置の厚さ（６０）及び第１の開口幅（５２）から出発する単結晶シリコンの１１１の平面の角度によって予め規定された開口幅よりも大である、請求項３記載の単結晶シリコン製の装置。
【請求項５】
単結晶シリコン製の装置（１０）を製作するための方法であって、以下の製作ステップ、即ち：
（Ａ）第１の側面（２０）及びこの第１の側面（２０）に対向して配置された第２の側面（３０）を備えた、単結晶シリコン製の基板（１）を用意し、この場合、第１の側面（２０）及び第２の側面（３０）は、それぞれ単結晶シリコンの１００の平面内に延在しており、基板（１）は第１の側面（２０）と第２の側面（３０）との間に厚さ（６０）を有しており、
（Ｂ）基板（１）の第１の側面（２０）に、第１の開口幅（５２）を有する第１の開口を備えた第１のマスク（７０）を設け、
（Ｃ）基板（１）の第２の側面（３０）に、第２の開口幅（５４）を有する第２の開口を備えた第２のマスク（８０）を設け、この場合、第１の開口と第２の開口とは互いに対向位置するように配置され、しかも、第１の開口幅（５２）は第２の開口幅（５４）よりも大きく規定されており、第２の開口幅（５４）は、基板（１）の厚さ（６０）及び第１の開口幅（５２）から出発する単結晶シリコンの１１１の平面の角度によって予め規定される開口幅よりも大であり、
（Ｄ）第１の側面（２０）と第２の側面（３０）とから基板（１）をＫＯＨエッチングし、この場合、第１の側面（２０）から第２の側面（３０）に向かって延びる第３の側面（４０）が形成され、この第３の側面（４０）は、単結晶シリコンの１１１の平面内の第１の領域（４２）と、単結晶シリコンの１１０の平面内の第２の領域（４４）とに延在していることを特徴とする、単結晶シリコン製の装置を製作するための方法。
【請求項６】
製作ステップ（Ｄ）において、単結晶シリコンの１１１の平面内の第３の領域（４６，４８）に延在する第３の側面（４０）を形成し、この場合、第２の領域（４４）は、第１の領域（４２）と第３の領域（４６，４８）との間に配置されている、請求項５記載の方法。
【請求項７】
基板（１）のＫＯＨエッチングを、第１の側面（２０）及び第２の側面（３０）から同時に行う、請求項５又は６記載の方法。
【請求項８】
第１の側面（２０）及び第２の側面（３０）からの基板（１）のＫＯＨエッチングを、時間的にずらして行う、請求項５又は６記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１２１７９（Ｐ２００９−１２１７９Ａ）
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７７２１１（Ｐ２００８−１７７２１１）
【出願日】平成２０年７月７日（２００８．７．７）
【出願人】（３９００２３７１１）ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング (2,908)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
【住所又は居所原語表記】Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月７日（２００８．７．７）
【出願人】（３９００２３７１１）ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング (2,908)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
【住所又は居所原語表記】Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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