JPH06142555A - ジェットノズル及びその製造方法 - Google Patents

ジェットノズル及びその製造方法

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JPH06142555A
JPH06142555A JP29425292A JP29425292A JPH06142555A JP H06142555 A JPH06142555 A JP H06142555A JP 29425292 A JP29425292 A JP 29425292A JP 29425292 A JP29425292 A JP 29425292A JP H06142555 A JPH06142555 A JP H06142555A
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Hitoshi Nishimura
仁 西村
Isao Takizawa
功 滝沢
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Fujikura Ltd
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Fujikura Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ウェハを加工して形成されたジェット
ノズルにおいて、ノズルピッチを縮小すると共に、製造
途中にオリフィス近傍に欠けが発生することを抑制す
る。 【構成】 結晶構造が(100)のSi結晶層1,3
と、このSi結晶層1,3の間に設けられたSiO2
2とにより構成されたSOIウェハを用い、このウェハ
の表裏にSiN又はSiO2 膜4,5で所定のパターン
のエッチングマスクを形成する。そして、異方性エッチ
ングによりSi結晶層1,3をエッチングし、その後露
出した部分のSiO2 層2をフッ酸等で除去して開口部
(オリフィス8)を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェハにより形
成されたジェットノズル及びその製造方法に関し、特に
自動車及び航空機等において燃料噴射用ノズルとして使
用するのに好適のジェットノズル及びその製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】図5(a)は半導体ウェハにより形成さ
れた従来のジェットノズルを示す断面図、図5(b)は
同じくその平面図である。
【0003】このジェットノズルは、1辺が数mmの正
方形のシリコン基板21にその表面側に広がった角錘状
の穴27を設けることにより形成されており、前記角錘
状の穴は平面視で格子状に配列されている。シリコン基
板21の表面及び裏面にはSiN又はSiO2 膜24,
25が設けられており、基板21の裏面側の開口部がオ
リフィス28となっている。
【0004】この種のジェットノズルにおいては、燃料
等を均一に噴射することができるという利点がある。
【0005】次に、上述のジェットノズルの製造方法に
ついて説明する。
【0006】先ず、その結晶方位が(100)であり、
例えば厚さが0.4mmのシリコンウェハを用意する。
そして、このウェハの表面及び裏面にSiN又はSiO
2 膜からなるエッチングマスクを所定のパターンで形成
する。
【0007】次に、このシリコンウェハに異方性エッチ
ングを施す。この場合、エッチャントとして、例えば、
KOH、EPW、ヒドラジン及びTMAH等を使用する
ことができる。この異方性エッチングによりシリコンウ
ェハの表面から裏面に貫通する角錘状の穴を形成するこ
とができる。次いで、このシリコンウェハを所定のサイ
ズに切断することにより、図5(a),(b)に示すジ
ェットノズルが完成する。
【0008】ところで、上述の異方性エッチングによれ
ば、図6に示すように、穴27の傾斜角度(即ち、エッ
チングの角度)θは約55°となる。従って、基板21
の厚さをdとすると、穴27のテーパー部の幅xはd/
√2となる。例えば、ウェハ厚さが400μm(0.4
mm)のときには、テーパー部の幅xは283μm(4
00/√2)となる。予め所望のオリフィス径yが得ら
れるようにマスクパターンを設計しておけば、再現性よ
く多数のオリフィスを形成することができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のジェットノズルにおいては、最小ノズルピッチ
がシリコンウェハの厚さにより決定され、それ以上にノ
ズルピッチを小さくすることができないという問題点が
ある。つまり、図6に示すように、角錘状の穴27のシ
リコン基板21の表面側の開口幅は、y+{(d/√
2)×2}となる。従って、ノズルピッチPは隣接する
穴27間の距離をzとすると、y+z+{(d/√2)
×2}となる。このように、最小ノズルピッチはシリコ
ンウェハの厚さにより必然的に決定され、それ以上にノ
ズルピッチを小さくすることができない。
【0010】また、従来のジェットノズルは、図7に示
すように、オリフィスの近傍が製造途中で欠けやすいと
いう難点があり、多数のオリフィスを均一に作ることが
困難であるという欠点もある。
【0011】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、オリフィスを従来に比してより一層高密度
に配列することができると共に、製造途中におけるオリ
フィス近傍の欠けを抑制できるジェットノズル及びその
製造方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明に係るジェットノ
ズルは、第1のSi結晶層と、この第1のSi結晶層上
に設けられたSiO2 層と、このSiO2 層上に設けら
れた第2のSi結晶層と、前記第1のSi結晶層に錘状
に設けられた第1の凹部と、この第1の凹部に整合して
前記第2のSi結晶層に設けられた第2の凹部と、前記
第1及び第2の凹部間の前記SiO2 層を選択的に開口
して形成されたオリフィスとを有することを特徴とす
る。
【0013】本発明に係るジェットノズルの製造方法
は、結晶方位が(100)の第1及び第2のSi結晶層
とこの第1及び第2のSi結晶層間に設けられたSiO
2 層からなる半導体ウェハの表面及び裏面に所定のパタ
ーンでエッチングマスクを形成する工程と、異方性エッ
チングを施して前記SiO2 層を選択的に露出させる工
程と、この露出した部分のSiO2 層の表面から裏面に
貫通する孔を選択的に形成する工程とを有することを特
徴とする。
【0014】
【作用】本発明においては、SiO2 層を挟んで第1及
び第2のSi結晶層が配設されており、この第1及び第
2のSi結晶層には夫々第1の凹部及び第2の凹部が設
けられている。そして、この第1及び第2の凹部の間の
前記SiO2 層が選択的に開口されてオリフィスが形成
されている。つまり、本発明に係るジェットノズルで
は、オリフィスが半導体チップの厚さ方向の中央部に配
置される。従って、ノズルピッチを従来のジェットノズ
ルに比して約半分にすることができる。
【0015】また、本発明方法においては、結晶方位が
(100)の第1及び第2のSi結晶層とこの第1及び
第2のSi結晶層間に設けられたSiO2 層とにより構
成された半導体ウェハの表面及び裏面に所定のパターン
でエッチングマスクを形成した後、異方性エッチングを
施して前記SiO2 層を選択的に露出させる。この場合
に、前記SiO2 層がエッチングストッパ層として作用
し、第1及び第2のSi結晶層に錘状の凹部が形成され
る。その後、露出した部分のSiO2 層に貫通孔(即
ち、オリフィス)を形成する。これにより、従来のノズ
ルに比して約半分のノズルピッチでノズルを形成するこ
とができる。また、オリフィスが半導体ウェハの厚さ方
向の中央部に配置されると共にオリフィス近傍のシリコ
ン層の厚さが従来の約2倍になるため、製造途中におけ
るオリフィス近傍の欠けを抑制することができる。
【0016】
【実施例】次に、本発明の実施例について添付の図面を
参照して説明する。
【0017】図1(a)は本発明の第1の実施例に係る
ジェットノズルを示す断面図、図1(b)は同じくその
平面図である。
【0018】このジェットノズルは、Si結晶層1,3
と、このSi結晶層1,3間に設けられたSiO2 層2
とにより構成されており、Si結晶層1,3には夫々角
錘状の凹部6,7が平面視で格子状に配列して設けられ
ている。そして、この凹部6,7間のSiO2 層2は開
口されており、この開口部がオリフィス8となってい
る。また、Si結晶層1の下側及びSi結晶層3の上側
にはSiN又はSiO2膜4,5が設けられている。
【0019】本実施例においては、オリフィスが半導体
チップの厚さ方向の中央部に配置されているため、ノズ
ルピッチを図5に示す従来のジェットノズルに比して約
半分にすることができる。
【0020】図2(a),(b)は本実施例に係るジェ
ットノズルの製造方法を工程順に示す断面図である。
【0021】先ず、Si結晶層1と、このSi結晶層1
上に設けられたSiO2 層2と、このSiO2 層2上に
設けられたSi結晶層3とにより構成されたSOI(Si
licon On Insulator)ウェハを用意する。この場合に、
Si結晶層1,3の厚さは同一(例えば、200μm)
であり、SiO2 層2の厚さはこれらのSi結晶層1,
2の厚さに比して実質的に無視できる厚さ(例えば、
0.5乃至2.0μm)とする。
【0022】そして、図2(a)に示すように、このS
OIウェハの表面及び裏面に、SiN又はSiO2
4,5からなる同一パターンのエッチングマスクを形成
する。
【0023】次に、例えば、KOH、EPW、ヒドラジ
ン及びTMAH等のエッチャントを使用して、ウェハに
異方性エッチングを施す。これにより、図2(b)に示
すように、ウェハの表面側及び裏面側に角錘状の凹部
6,7が形成される。この異方性エッチングにおいて
は、SiO2 層2がエッチングストッパ層として作用す
るため、このSiO2 層2の所定部分が露出した時点で
エッチングが終了し、それ以上にエッチングは進行しな
い。
【0024】次に、凹部6,7間のSiO2 層2をフッ
酸等で除去して、オリフィス8を形成する。次いで、ウ
ェハを所定のサイズに切断する。これにより、図1
(a),(b)に示すジェットノズルが完成する。
【0025】本実施例においては、半導体ウェハの両面
から異方性エッチングを行なってウェハの厚さ方向の中
央部にオリフィスを形成する。従って、角錘状の凹部の
テーパー部分の幅を従来の約半分とすることができて、
単位面積当たりのオリフィス数を従来の約4倍とするこ
とができる。
【0026】また、オリフィスがウェハの厚さ方向の中
央部に設けられているため、オリフィス近傍の厚さが従
来の2倍となり、製造途中にオリフィス近傍に欠け等が
発生することを回避できる。
【0027】図3(a),(b)は夫々本発明の第2の
実施例に係るジェットノズルを示す断面図及び平面図で
ある。
【0028】本実施例が第1の実施例と異なる点はチッ
プの表面側と裏面側とで凹部6,7aの形状が異なるこ
とにあり、その他の構成は基本的には第1の実施例と同
様であるので、図3(a),(b)において図1
(a),(b)と同一物には同一符号を付してその詳し
い説明は省略する。
【0029】本実施例においては、チップの表面側の凹
部7aが裏面側の凹部6に比して大きく形成されてい
る。即ち、裏面側の4個の凹部6が表面側の1個の凹部
7aに対応している。従って、表面側の凹部7a1個に
対して4個のオリフィス8aが設けられている。本実施
例に係るジェットノズルは、異方性エッチングの際のマ
スクパターンの形状をウェハの表裏で異なるようにする
ことにより形成できる。
【0030】本実施例においても、第1の実施例と同様
の効果を得ることができる。
【0031】図4は本発明の第3の実施例に係るジェッ
トノズルを示す平面図である。本実施例は、チップの表
面側の凹部7bをスリット状にしたものであり、オリフ
ィス8bはこの凹部7bの長手方向に沿う直線上に配列
されている。本実施例においても、第1及び第2の実施
例と同様の効果を得ることができる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るジェッ
トノズルは、第1及び第2のSi結晶層とこの第1及び
第2のSi結晶層間に配設されたSiO2 層とを有し、
前記第1及び第2のSi結晶層に夫々設けられた第1及
び第2の凹部の間のSiO2 層が選択的に開口されてオ
リフィスが形成されているから、従来のジェットノズル
に比してノズルピッチを約半分にすることができて、単
位面積当たりのオリフィスの数を従来の約4倍にするこ
とができる。
【0033】また、本発明方法によれば、結晶方位が
(100)の第1及び第2のSi結晶層とこの第1及び
第2のSi結晶層間に設けられたSiO2 層とにより構
成された半導体ウェハをその両方の面側から異方性エッ
チングして前記SiO2 層を露出させ、その後露出した
部分のSiO2 層に孔を形成するから、製造途中におけ
るオリフィス近傍の欠けを抑制できると共に、従来のジ
ェットノズルに比して単位面積当たりのオリフィスの数
を約4倍にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の第1の実施例に係るジェット
ノズルを示す断面図、(b)は同じくその平面図であ
る。
【図2】(a),(b)は本発明の第1の実施例に係る
ジェットノズルの製造方法を工程順に示す断面図であ
る。
【図3】(a),(b)は夫々本発明の第2の実施例に
係るジェットノズルを示す断面図及び平面図である。
【図4】本発明の第3の実施例に係るジェットノズルを
示す平面図である。
【図5】(a)は従来のジェットノズルを示す断面図、
(b)は同じくその平面図である。
【図6】従来のジェットノズルの問題点を示す断面図で
ある。
【図7】従来のジェットノズルの他の問題点を示す断面
図である。
【符号の説明】
1,3;Si結晶層 2;SiO2 層 4,5,24,25;SiN又はSiO2 膜 6,7,7a,7b;凹部 8,8a,8b;オリフィス 21;シリコン基板

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1のSi結晶層と、この第1のSi結
    晶層上に設けられたSiO2 層と、このSiO2 層上に
    設けられた第2のSi結晶層と、前記第1のSi結晶層
    に錘状に設けられた第1の凹部と、この第1の凹部に整
    合して前記第2のSi結晶層に設けられた第2の凹部
    と、前記第1及び第2の凹部間の前記SiO2 層を選択
    的に開口して形成されたオリフィスとを有することを特
    徴とするジェットノズル。
  2. 【請求項2】 結晶方位が(100)の第1及び第2の
    Si結晶層とこの第1及び第2のSi結晶層間に設けら
    れたSiO2 層からなる半導体ウェハの表面及び裏面に
    所定のパターンでエッチングマスクを形成する工程と、
    異方性エッチングを施して前記SiO2 層を選択的に露
    出させる工程と、この露出した部分のSiO2 層の表面
    から裏面に貫通する孔を選択的に形成する工程とを有す
    ることを特徴とするジェットノズルの製造方法。
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