JPH08109500A - シリコンの微細加工 - Google Patents

シリコンの微細加工

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JPH08109500A
JPH08109500A JP25913595A JP25913595A JPH08109500A JP H08109500 A JPH08109500 A JP H08109500A JP 25913595 A JP25913595 A JP 25913595A JP 25913595 A JP25913595 A JP 25913595A JP H08109500 A JPH08109500 A JP H08109500A
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JP
Japan
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silicon
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acid
etchant
doped
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JP25913595A
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English (en)
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Charles Walter Pearce
ウォルター ピアース チャールズ
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AT&T Corp
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AT&T Corp
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    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はシリコンの微細加工法を提供する。 【構成】 シリコンの微細加工法は、シリコンの表面上
に、n−ドープ及びp−ドープ領域の整形されたパター
ンを形成し、クロム酸−フッ化水素酸混合物のような酸
化エッチャントで、p−ドープ領域を選択的にエッチン
グ除去することを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【本発明の分野】本発明は微細加工法、より具体的に
は、選択エッチングによるシリコンの微細加工法に係
る。
【0002】
【関連技術の記述】微細加工とういのは、通常数ミクロ
ンオーダーの寸法の非常に小さい機械的構造を作製する
ことを、さす。微細加工された構造の用途には、たとえ
ば歪ゲージ及び液体流に対するごく小さなチャネルを有
するインクジェット印刷ヘッドが含まれる。典型的な場
合、シリコンが作製材料として、用いられる。
【0003】シリコンを微細加工する1つの方法は、水
酸化カリウム(KOH)又は同様の型のアルカリ溶液を
用いた湿式エッチ法である。しかし、この方法は結晶シ
リコンの{100}及び{111}面でのエッチ速度の
異方性により、制限されている。アルカリエッチングは
結晶面により、制限されている。
【0004】米国特許第4,995,954号は水溶性
フッ化水素酸電解液を含む電気化学セル中のシリコン
に、電圧を印加することによるシリコンの湿式エッチン
グの別の方法を、明らかにしている。明らかにされてい
るプロセスにより、シリコン中に多孔質領域が生成し、
それはその後アルカリ槽中で溶解する。
【0005】シリコンを微細加工する別の方法は、シリ
コン中に精密なプロフィルをエッチするために、プラズ
マを用いるドライエッチングである。
【0006】
【本発明の要約】シリコンはパターン形成されたドーピ
ングを用いることにより、微細加工できることを、発見
した。具体的には、本発明の方法は、シリコンのn−ド
ープ及びp−ドープ領域間で、エッチングに対する抵抗
が、相対的に異なることに基く。従って、ここで述べる
シリコンの微細加工法は、シリコンの表面中に異ってド
ープされた領域のパターンを形成することを含み、前記
領域の少くとも1つは、陰性であるもう1つの前記領域
に対して陽性で、酸で酸化性のエッチング剤で、表面を
エッチングすることを含む。陽性領域は選択的にp−ド
ープにし、陰性領域は選択的にn−ドープにする。ドー
ピングは標準的なフォトリソグラフィ技術を用いて、行
われる。酸はクロム酸とフッ化水素酸の混合物が好まし
い。
【0007】
【好ましい実施例の詳細な記述】本発明の方法は、異な
る速度でエッチングされるシリコン上の領域を生成させ
るために、選択ドーピングを用いる。ドーピング領域を
適切にパターン形成することにより、簡単な化学エッチ
ングにより、シリコンは微細加工できる。
【0008】図1を参照すると、シリコン基体100が
用意されており、それはp−ドープされた並んだ領域1
02と、n−ドープである整形された領域103を有す
る結晶シリコンの基板101を含む。シリコン基体は単
結晶シリコンのウエハ又はたとえば化学気相堆積により
堆積させた多結晶シリコンでよい。当業者にはよく知ら
れた標準的な技術(たとえば、フォトリソグラフィ及び
イオン注入)を用いることにより、パターン形成によっ
て、異なって高濃度ドープされた領域が、生成する。ド
ーピングレベルは、1018/ccを越える電子密度が得
られるようなものが、好ましい。n−領域用にはリン、
p−領域用にはホウ素といった標準的なドーパントを使
用してよい。具体的には、微細加工される構造の所望の
形は、n−ドーピングでパターン形成される。エッチン
グ除去される領域は、p−ドーピングされる。
【0009】次に、ウエハは酸化エッチャント中に浸す
ことにより、選択的にエッチングされる。好ましい酸化
エッチャントは、クロム酸及びフッ化水素酸の水溶液で
ある。好ましい組成は、1.2Mクロム酸と49重量パ
ーセントフッ化水素酸の1:1混合物である。クロム酸
とフッ化水素酸の他の濃度も、効果的に使用できる。た
とえば、フッ化水素酸に対するクロム酸の比率は、約
0.5:1.5ないし約1.5:0.5の範囲にでき
る。クロム酸の濃度は、約0.5Mないし約1.5Mの
範囲としうる。フッ化水素酸濃度は、約30重量パーセ
ントないし約60重量パーセントの範囲にできる。更
に、硝酸及び過酸化水素のような他の酸化剤を、クロム
酸に置きかえることができる。エッチャント溶液の温度
及びエッチング継続時間は、所望のエッチング度が得ら
れるよう、調整できる。
【0010】酸化電解液の存在により、p−ドープ及び
n−ドープ領域間に、内部バイアスが誘発される。p−
ドープ領域はn−ドープ領域に、電子を供給する。従っ
て、p−ドープ領域は陽性にバイアスされ、一方n−ド
ープ領域は陰性にバイアスされる。外部電源から電圧を
印加することによる外部バイアスの必要はない。陽性の
p−ドープ領域は、選択的にエッチングされる。
【0011】本発明が実現される化学的又は電気的な機
構の何らかの特定の理論に限定されることは望まない
が、陰極反応は、以下のようであると、示唆される。 Cr2O7 - + 6e- + 14H → 2Cr+3 + 7H2O (1) 陽極反応は、以下のようである。 2H2O + Si → SiO2 + 2H2 (2) SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O (3)
【0012】電子がp−ドープ領域から引き抜かれるに
つれ、シリコン原子の構造中に反応性の高い位置が生
じ、それによってシリコンと電解液間に反応が起ると、
信じられる。
【0013】図2はエッチング後得られる構造を示す。
p−ドープ領域103は支持台としての基板101上に
残る。n−ドープ領域はエッチング除去されている。
【0014】ある程度の結晶面選択性は存在するが、本
発明の方法は、シリコン中に比較的複雑で不規則な形状
を微細加工するために、使用できる。また、制御された
エッチングのような従来のアンダーカット技術も、ここ
で述べた方法とともに、使用できる。たとえば、図3は
ブリッジ部203によって接続された2つの微細加工領
域202及び204を有する基板201を含むシリコン
ウエハ200を示す。図4に示された別の構造では、シ
リコンウエハ300は突き出した微細加工領域302と
そこから横に延びる片持ち梁303を有する基板301
を含む。そのような微細加工された構造は、シリコン基
板から完全に分離するために、従来の技術により、更に
アンダーカットできる。
【0015】本発明について、好ましい実施例をあげて
述べてきたが、特許請求の範囲により規定される本発明
の精神又は視野を離れることなく、変形及び修正ができ
ることが、当業者には容易に明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】シリコン中のパターン形成されたドーピング領
域を示す概略側面図である。
【図2】エッチングにより微細加工されたシリコンを示
す側面図である。
【図3】微細加工により形成されたブリッジ構造を示す
側面図である。
【図4】微細加工により形成された片持ち梁構造を示す
側面図である。
【符号の説明】
100 シリコン基体 101 基板 102、103 領域 200 シリコンウエハ 201 基板 202 微細加工領域 203 ブリッジ部 204 微細加工領域 300 シリコンウエハ 301 基板 302 微細加工領域 303 片持ち梁

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 a) シリコン基板を準備する工程; b) 前記シリコン基板の表面中に、あらかじめ決めら
    れた形状の異なってドープされた領域のパターンを形成
    し、前記表面を電解液に接触させて置いた時、前記整形
    された領域の少くとも1つは相対的に陽性で、前記整形
    された領域の別の少くとも1つは相対的に陰性である工
    程;及び c) 酸化酸性エッチャントで前記表面をエッチング
    し、エッチャントにより、陽極領域を選択的に除去する
    工程を含むシリコン微細構造の作製方法。
  2. 【請求項2】 前記相対的に陽性の整形された領域は、
    p−ドープである請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記相対的に陰性の領域は、n−ドープ
    である請求項2記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記酸化酸性エッチャントは、フッ化水
    素酸及び酸化剤の水溶液から成る請求項1記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記酸化剤はクロム酸である請求項4記
    載の方法。
  6. 【請求項6】 前記酸化酸性エッチャントは、1.2M
    クロム酸と49重量パーセント・フッ化水素酸の本質的
    に1:1の混合液から成る請求項1記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記酸化剤は硝酸である請求項4記載の
    方法。
  8. 【請求項8】 前記酸化剤は過酸化水素である請求項4
    記載の方法。
  9. 【請求項9】 前記シリコンは単結晶である請求項1記
    載の方法。
  10. 【請求項10】 前記シリコンは多結晶である請求項1
    記載の方法。
JP25913595A 1994-10-07 1995-10-06 シリコンの微細加工 Withdrawn JPH08109500A (ja)

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US32061394A 1994-10-07 1994-10-07
US08/320613 1994-10-07

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