DE10355395A1

DE10355395A1 - Manufacturing method of microstructured component, e.g. pressure sensor, rotary plate sensor, or mass flow sensor with underetched structure etc., with at least following process steps

Info

Publication number: DE10355395A1
Application number: DE2003155395
Authority: DE
Inventors: Frank Fischer; Hans-Peter Baer; Lars Metzger; Arnim Hoechst; Roland Scheuerer; Gunter Kirbach
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2005-06-30

Abstract

In manufacturing method for microstructured component first structured mask (3;3,7) is formed with etching port(s) (9) on treated layer (1). Then etching gas (G) is applied through port and cavity (5) etched in treated layer below port, while mean diameter of port is within 0.05 to 5 microns. Preferably mean diameter range is 0.05 microns to under double value of ideal value given by specified equation, dependent on etching pressure and etching time period. Independent claims are included for microstructured component.

Description

Die Erfindung betrifft ein mikrostrukturiertes Bauelement, das insbesondere ein Drucksensor, Drehratensensor oder Massenflusssensor mit einer unterätzten Struktur, z.B. einer Membran, sein kann.The The invention relates to a microstructured component, in particular a pressure sensor, yaw rate sensor or mass flow sensor having an undercut structure, e.g. a membrane can be.

Derartige Unterätzungen werden herkömmlicher Weise entweder durch Plasmaätzverfahren, z.B. mit SF₆, oder durch Ätzverfahren ohne Plasma-Anregung unter Verwendung spontan ätzender Gase, z.B. Fluoride wie XeF₂, ClF₃ usw. ausgebildet.Such undercuts are conventionally formed by either plasma etching techniques, such as SF ₆ , or by plasma-free etching using spontaneously etching gases, such as fluorides, such as XeF ₂ , ClF ₃ , etc.

Die Ausbildung der Unterätzung erfolgt hierbei, indem auf die zu ätzende Opferschicht eine Maskenschicht aufgetragen wird und die Ätzzugänge durch Strukturierung erzeugt werden. Anschließend wird das Ätzgas von außen durch die Ätzöffnungen zugeführt und die Unterätzung bzw. Kaverne ausgebildet. Um einen schnellen Austausch der Ätzspezies bzw. Ätzprodukte zu ermöglichen, ist eine hohe Ätzrate gewünscht. Hierzu werden Ätzzugänge mit großen Ätzöffnungen verwendet, da durch die größeren Ätzöffnungen ein größerer Austausch des sich verbrauchenden Ätzgases ermöglicht wird. Die Ätzöffnungen sind hierbei herkömmlicherweise z.B. von der Größenordnung größer 15 μm, ein typischer Wert liegt bei 40 μm.The Training of the undercut takes place here by a mask layer on the sacrificial layer to be etched is applied and the Ätzzugänge by Structuring be generated. Subsequently, the etching gas of Outside fed through the etching openings and the undercut or cavern formed. To quickly exchange the Ätzspezies or etching products to enable is a high etching rate desired. For this purpose are Ätzzugänge with large etching holes used because of the larger etching openings a bigger exchange the consuming etching gas allows becomes. The etching holes are hereby conventionally e.g. of the order of magnitude greater than 15 microns, a typical Value is 40 μm.

Das erfindungsgemäße mikrostrukturiertes Bauelement und das erfindungsgemäße Verfahren weisen demgegenüber insbesondere den Vorteil auf, dass eine hohe Ätzrate erreicht wird.The microstructured component according to the invention and the method according to the invention In contrast, in particular the advantage that a high etching rate is achieved.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass bei Verwendung spontan ätzender Gase durch eine Verkleinerung der Ätzöffnungen eine Erhöhung der Ätzrate erreicht werden kann. Entgegen der bisher allgemein geltenden Auffassung, dass durch eine Vergrößerung der einzelnen Ätzöffnungen aufgrund des besseren Austauschs des Ätzgases eine Erhöhung der Ätzrate erreicht wird, konnte erfindungsgemäß festgestellt werden, dass gerade eine Verkleinerung der Ätzöffnungen auf den erfindungsgemäßen gemittelten Durchmesser eine deutliche Erhöhung der Ätzrate erreichbar ist.Of the Invention is the surprising Understanding that when used spontaneously corrosive Gases achieved by reducing the etching openings an increase in the etching rate can be. Contrary to the generally accepted view that by enlarging the individual etching openings due to the better exchange of the etching gas an increase in the etching rate is achieved could be determined according to the invention be that just a reduction of the etching openings on the averaged invention Diameter a significant increase the etching rate is reachable.

Der erfindungsgemäße gemittelte Durchmesser der einzelnen Ätzöffnung hängt hierbei von den jeweiligen Prozessparametern des Ätzschrittes ab und liegt zunächst in einem Bereich oberhalb von 50 nm und unterhalb von 5 μm, vorzugsweise unterhalb von 3 μm, wobei der erfindungsgemäße Effekt bereits oberhalb von 2 μm stark nachlässt.Of the averaged according to the invention Diameter of each etch depends here from the respective process parameters of the etching step and is initially in a range above 50 nm and below 5 μm, preferably below 3 μm, the effect of the invention already above 2 μm declines sharply.

Der gemittelte Durchmesser einer Ätzöffnung ergibt sich als Durchmesser eines Kreises, dessen Fläche der Ätzöffnung entspricht; bei üblicherweise ausgebildeten quadratischen Ätzöffnungen entspricht er somit etwa dem 1,13-fachen der Kantenlänge der Ätzöffnung.Of the average diameter of an etch opening itself as the diameter of a circle whose area corresponds to the etching opening; at usually formed square etching holes corresponds he thus about 1.13 times the edge length of the etch opening.

Es konnte bei quadratischen Ätzöffnungen bei einer Substrattemperatur von –20° C ein optimaler Wert für die Kantenlänge a in Abhängigkeit der Prozessparameter Druck p in Milibar und Zeit t in Minuten ermittelt werden, der grob durch die Gleichung a = 0,01·p·twiedergegeben wird, so dass ein erfindungsgemäßer Idealwert des gemittleten Durchmessers den Wert 0,013·p·t annimmt.For square etch openings at a substrate temperature of -20 ° C, an optimal value for the edge length a was determined as a function of the process parameters pressure p in milibar and time t in minutes, roughly by the equation a = 0.01 · p · t is reproduced, so that an inventive ideal value of the average diameter assumes the value 0.013 · p · t.

Die erfindungsgemäße Wirkung wurde insbesondere bei Silizium als zu ätzendem halbleitenden Material und Ätzgasen festgestellt, die Silizium mit einer geringen Effizienz von ca. 10^–3 bis 10^–5 spontan ohne Plasma-Anregung ätzen, d.h, dass etwa nur jedes tausendste bis hunderttausendste Gasmolekühl mit Silizium reagiert. Die Ätzgase können insbesondere Fluoride, z.B. ClF₃, BrF₃, BrF₅, IF₅, IF₇ sein. Erfindungsgemäß kann hierbei eine Erhöhung der Ätzrate um einen Faktor 2 bis 5 erreicht werden. Hierbei werden vorzugsweise Prozessdrücke zwischen 0,01 mbar und 100 mbar angewendet.The effect according to the invention has been found, in particular, in the case of silicon as the semiconducting material and etching gases to be etched, which etch silicon with a low efficiency of approximately ^10.sup.-3 to ^10.sup.-5 spontaneously without plasma excitation, that is to say that only about every one thousandth to one hundred thousandth gas molecule cools Silicon reacts. The etching gases may in particular be fluorides, for example ClF ₃ , BrF ₃ , BrF ₅ , IF ₅ , IF ₇ . According to the invention, an increase in the etching rate can be achieved by a factor of 2 to 5. In this case, preferably process pressures between 0.01 mbar and 100 mbar are used.

Die deutlich erhöhte Ätzrate ermöglicht zusätzlich eine erhöhte Freiheit in der Design-Auslegung von mikromechanischen oder mikroelektronischen Bauteilen und eine deutlich verkürzte Prozesszeit bei dem Opferschichtätzen mit entsprechend verbundener Kostenreduktion.The significantly increased etching rate also allows one increased Freedom in the design design of micromechanical or microelectronic Components and a significantly shortened Process time in sacrificial layer etching with correspondingly associated cost reduction.

Weiterhin können die erfindungsgemäß verwendeten kleinen Ätzöffnungen relativ leicht in einem nachfolgenden Schritt durch eine Abdeckschicht verschlossen werden, ohne dass das zur Ausbildung der Abdecksicht verwendete Material durch die Ätzöffnungen in die ausgebildete Kaverne tritt. Somit können erfindungsgemäß auch Bauelemente mit einer hermetisch verschlossenen Kaverne bzw. hermetisch verschlossenem Freiraum oder einer vollständigen Verkappung oder einer Membran mit geschlossener Membranfläche, z.B. für einen Massenflusssensor oder einen Drucksensor, hergestellt werden können.Farther can the invention used small etching holes relatively easily in a subsequent step by a cover layer be closed, without that for the formation of Abdecksicht used material through the etching holes enters the trained cavern. Thus, according to the invention also components with a hermetically sealed cavern or hermetically sealed Free space or a complete Capping or membrane with closed membrane area, e.g. for one Mass flow sensor or a pressure sensor can be manufactured.

Zur Ausbildung der Kaverne kann gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführung die Maskenschicht direkt abgeschieden und mit den erfindungsgemäßen kleinen Ätzöffnungen strukturiert werden, so dass nachfolgend in an sich bekannter Weise das Ätzgas von außen durch die Ätzöffnungen in die zu ätzende Opferschicht geführt werden kann.to Training the cavern can according to a inventive embodiment the Mask layer deposited directly and with the small etching openings according to the invention be structured so that subsequently in a conventional manner the etching gas from the outside through the etching holes in the to be etched Led sacrificial layer can be.

Gemäß einer hierzu alternativen Ausführung kann zunächst eine untere Maskenschicht aufgetragen und mit relativ großen Ätzzugängen strukturiert werden, auf die nachfolgend eine permeable bzw. poröse Schicht aufgetragen wird, die die freigelegten Ätzzugänge bedeckt. Die permeable bzw. poröse Schicht weist hierbei die als Ätzöffnungen dienenden Poren, insbesondere Mikro- oder Nanoporen, auf. Die Poren können direkt bei dem Auftragen der permeablen Schicht ausgebildet werden, oder es kann zunächst eine Bedeckungsschicht aufgetragen werden, in die durch geeignete Verfahren nachträglich die als Ätzöffnungen dienenden Poren ausgebildet werden.According to an alternative embodiment, a lower mask layer may first be applied and patterned with relatively large etch accesses, to which a permeable or po roughened layer covering the exposed Ätzzugänge. In this case, the permeable or porous layer has the pores serving as etching openings, in particular micropores or nanopores. The pores can be formed directly during the application of the permeable layer, or first a covering layer can be applied into which the pores serving as etching openings are subsequently formed by suitable methods.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen erläutert. Die Figuren zeigen den Prozessablauf der Herstellungsverfahrens. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to the accompanying drawings on some embodiments explained. The figures show the process flow of the manufacturing process. Show it:

1 einen ersten Prozessschritt einer ersten Ausführungsform nach Aufbringen und Strukturieren einer Ätzmaske mit Atzöffnungen; 1 a first process step of a first embodiment after applying and patterning an etching mask with etching openings;

2 einen nachfolgenden Prozessschritt nach selektivem Ätzen einer Kaverne; 2 a subsequent process step after selective etching of a cavern;

3 einen ersten Prozessschritt einer weiteren Ausführungsform nach Aufbringen und Strukturieren einer Ätzmaske mit größeren Ätzzugängen; 3 a first process step of a further embodiment after applying and patterning an etching mask with larger Ätzzugängen;

4 einen nachfolgenden Prozessschritt nach Aufbringen einer permeablen Schicht mit als Ätzöffnungen dienenden Poren; 4 a subsequent process step after applying a permeable layer having pores serving as etching openings;

5 einen nachfolgenden Prozessschritt nach selektiven Ätzen einer Kaverne; 5 a subsequent process step after selective etching of a cavern;

6 einen gemäß einer weiteren Ausführungsform zwischen den Schritten der 3 und 4 durchzuführenden Prozessschritt; 6 one according to another embodiment between the steps of 3 and 4 to be performed process step;

7 ein Halbleiter-Bauelement, das durch einen den 2 oder 5 folgenden weiteren Prozessschritt hergestellt ist; 7 a semiconductor device by a the 2 or 5 the following further process step is produced;

8 ein Messdiagramm der Unterätzweiten in Abhängigkeit der Seitenlänge der quadratischen Ätzöffnung bei einer Ätzzeit von a) 10 Minuten und b) 5 Minuten; 8th a measurement diagram of the sub-etching widths as a function of the side length of the square etching opening at an etching time of a) 10 minutes and b) 5 minutes;

9 ein Messdiagramm einer optimalen Ätzöffnungsgröße für ein Ätzratenmaximum in Abhängigkeit von dem Produkt aus Druck und Zeit. 9 a measurement diagram of an optimal Ätzöffnungsgröße for a Ätzratenmaximum depending on the product of pressure and time.

Eine zu ätzende Silizium-Schicht 1 kann z.B. kristallines oder polykristallines Silizium aufweisen. Als Schicht 1 kann direkt ein Substrat oder eine weitere Siliziumschicht dienen, z.B. eine LPCVD (low pressure chemical vapor deposition)- bzw. Epi-Poly-Siliziumschicht. Die Schicht 1 dient hierbei als Opferschicht für den späteren Ätzvorgang. Auf die Oberfläche 2 der zu ätzenden Schicht 1 wird in an sich bekannter Weise eine Maskenschicht 3 aus einem gegenüber dem später verwendeten Ätzgas ClF₃ resistenten Material ausgebildet oder aufgebracht, z.B. ein Oxid, Nitrid, Photolack, Metall usw.A silicon layer to be etched 1 may, for example, comprise crystalline or polycrystalline silicon. As a layer 1 can directly serve a substrate or another silicon layer, for example, a LPCVD (low pressure chemical vapor deposition) - or epi-poly silicon layer. The layer 1 serves as a sacrificial layer for the subsequent etching process. On the surface 2 the layer to be etched 1 In a manner known per se, a mask layer is formed 3 formed or applied from a resistant to the later used etching gas ClF ₃ material, such as an oxide, nitride, photoresist, metal, etc.

Anschließend wird die Ätzmaske 3 in an sich bekannter Weise z.B. durch bekannte Lithographiemethoden und/oder Nass- oder Trockenätzverfahren strukturiert, so dass Ätzöffnungen 4 in der Maskenschicht 3 ausgebildet werden.Subsequently, the etching mask 3 structured in known manner, for example, by known lithography methods and / or wet or dry etching, so that etching openings 4 in the mask layer 3 be formed.

Nachfolgend wird gemäß 2 mit einem das Silizium mit einer geringen Effizienz von ca. 10^–3 bis 10^–5 spontan ohne Plasma-Anregung ätzenden Ätzgas G, insbesondere ClF₃, aber auch z.B. BrF₃, BrF₅, IF₅, IF₇, eine Kaverne 5 in der Schicht 1 unter der Ätzmaske 3 geätzt, wobei vorzugsweise vorzugsweise Prozessdrücke zwischen 0,01 mbar und 100 mbar angewendet werden. Hierdurch wird ein Bereich 13 der Maskenschicht 3 und gegebenenfalls weiterer, nicht gezeigter Schichten zur Ausbildung einer Mikrostruktur unterätzt. Es wird somit ein mikrostrukturiertes Bauelement 8 mit einem unterätzten Bereich 13, die z.B. als Membran 13 dienen kann, geschaffen.The following is according to 2 with a the silicon with a low efficiency of about 10 ^-3 to 10 ^-5 spontaneously without plasma excitation etching etching gas G, in particular ClF ₃ , but also for example BrF ₃ , BrF ₅ , IF ₅ , IF ₇ , a cavern 5 in the layer 1 under the etching mask 3 etched, preferably preferably process pressures between 0.01 mbar and 100 mbar are applied. This will become an area 13 the mask layer 3 and possibly further, not shown layers undercut to form a microstructure. It thus becomes a microstructured device 8th with an undercut area 13 , for example, as a membrane 13 can serve, created.

Bei der Ausführungsform der 1, 2 werden die Ätzöffnungen 4 direkt mit dem erfindungsgemäßen gemittelten Durchmesser ausgebildet. Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung können Ätzöffnungen bzw. Strukturgrößen in der Ätzmaske 3 zwischen 0,05 μm und 2 μm, vorzugsweise zwischen 0,05 und 1 μm mittels Elektronenstrahllithographie, Röntgenlithographie und/oder extrem tiefer UV-Strahlungs-Lithographie erzeugt werden.In the embodiment of the 1 . 2 become the etching holes 4 formed directly with the average diameter according to the invention. According to an advantageous embodiment of the invention, etching openings or structure sizes in the etching mask 3 between 0.05 μm and 2 μm, preferably between 0.05 and 1 μm, by means of electron beam lithography, X-ray lithography and / or extremely deep UV radiation lithography.

Gemäß der Ausführungsform der 3 bis 5 wird wiederum in 3 zunächst auf der zu ätzenden Schicht 1 die Ätzmaske 3 abgeschieden und nachfolgend mit bekannten Methoden, z.B. Lithographie und/oder Trocken- oder Nassätzprozessen strukturiert. Hierbei werden relativ große Ätzzugänge 6 in der Ätzmaske 3 in der Größenordnung von z.B. einem bis mehreren Mikrometern ausgebildet.According to the embodiment of the 3 to 5 will turn in 3 first on the layer to be etched 1 the etching mask 3 deposited and subsequently patterned by known methods, eg lithography and / or dry or wet etching processes. Here are relatively large Ätzzugänge 6 in the etching mask 3 in the order of one to several micrometers, for example.

Nachfolgend wird gemäß 4 eine permeable Schicht 7 abgeschieden, welche kleine Poren 9, insbesondere Mikro- oder Nanoporen 9, aufweist. Hierdurch kann die effektive freie Ätzfläche in den Ätzzugängen 6 entsprechend drastisch auf die Bereiche der Poren 9 innerhalb der Ätzzugänge 6 reduziert werden. Die Poren 9 auf der Ätzmaske 3 außerhalb der Ätzzugänge 6 sind hierbei ohne Bedeutung.The following is according to 4 a permeable layer 7 deposited, what small pores 9 , in particular micro- or nanopores 9 , having. This allows the effective free etching area in the Ätzzugängen 6 accordingly drastically on the areas of the pores 9 within the etch accesses 6 be reduced. The pores 9 on the etching mask 3 outside the etch access 6 are irrelevant here.

Nachfolgend wird gemäß 5 wiederum gemäß den bei der ersten Ausführungsform genannten Bedingungen Ätzgas G durch die Ätzzugänge 6 und Poren 9 innerhalb der Ätzzugänge 6 geführt, so dass in der Schicht 1 eine Kaverne 5 ausgebildet wird. Hierdurch wird das mikrostrukturierte Bauelement 14 mit einem z.B. als Membran dienenden unterätzten Bereich 13 geschaffen.The following is according to 5 again according to the conditions mentioned in the first embodiment, etching gas G through the Ätzzugänge 6 and pores 9 within the etch accesses 6 led, so in the layer 1 a cavern 5 is trained. As a result, the microstructured component 14 with an example serving as a membrane un etched area 13 created.

Um von 3 zu 4 zu gelangen, kann gemäß dieser Ausführungsform direkt die permeable bzw. poröse Schicht 7 ausgebildet werden. Alternativ hierzu kann von 3 ausgehend zunächst gemäß 6 eine dünne Bedeckungsschicht 15 ohne Poren aufgetragen werden, in die nachfolgend die Poren 9 der 4 ausgebildet werden.Order from 3 to 4 According to this embodiment, the permeable or porous layer can be reached directly 7 be formed. Alternatively, from 3 starting first according to 6 a thin covering layer 15 be applied without pores, in the following the pores 9 of the 4 be formed.

Für die permeable Schicht 7 bzw. die zwischendurch erzeugte Bedeckungsschicht 15 können erfindungsgemäß z.B. eingesetzt werden: 10–200 nm dünnes PECVD-Oxid auf der Basis von Silan (SlH₄) mit O2, N2O oder anderen Oxidationsmitteln, 10–200 nm dünnes PECVD- oder LPCVD-Nitrid. Die gewünschte Permeabilität des Nitrids kann hierbei gemäß 6, 4 durch eine entsprechende Nachbehandlung erreicht werden, beispielsweise, indem das LPCVD-Nitrid nachfolgend ganz oder teilweise unter Florwasserstoff (HF) zu Silikat wie SiF₆(NH₄)₂ umgewandelt wird, das als durchgehende Schicht permeabel ist. Weiterhin kann als Material der Schicht 7 10–200 nm dünne Polymerfilme aus einer Plasmaabscheidung, z.B. Aluminiumfluorid oder organische Verbindungen wie beispielsweise aus C₄F₈-Prozessen oder ähnlichen, dünne gesputterte oder aufgedampfte Metalle wie Gold, Aluminium, AlSiCu usw. verwendet werden. Bei der Verwendung von AlSiCu kann das selektive Herauslösen von Silizium oder Kupferausscheidungen zur Herstellung einer Mikroporösität verwendet werden. Weiterhin ist es möglich, dünne LPCVD-Siliziumfilme von 50–200 nm als Bedeckungsschicht 15 auf dem mikroskopischen Ätzzugang 6 zu erzeugen, die vor dem ClF₃-Äzten kurz anoxidiert werden, z.B. als thermisches Oxid dünner als 50 nm. Durch die Oxidation wird der Film hierbei gegen den Angriff von ClF₃ teilweise passiviert.For the permeable layer 7 or the cover layer generated in between 15 can be used according to the invention, for example: 10-200 nm thin PECVD oxide based on silane (SlH ₄ ) with O _2, N ₂ O or other oxidants, 10-200 nm thin PECVD or LPCVD nitride. The desired permeability of the nitride can in accordance with 6 . 4 be achieved by an appropriate post-treatment, for example, by the LPCVD nitride is subsequently completely or partially converted under hydrogen fluoride (HF) to silicate such as SiF ₆ (NH ₄ ) _2, which is permeable as a continuous layer. Furthermore, as the material of the layer 7 10-200 nm thin polymer films from a plasma deposition, for example, aluminum fluoride or organic compounds such as C ₄ F ₈ processes or similar, thin sputtered or vapor-deposited metals such as gold, aluminum, AlSiCu, etc. are used. When using AlSiCu, the selective extraction of silicon or copper precipitates can be used to produce a microporosity. Furthermore, it is possible to use thin LPCVD silicon films of 50-200 nm as the cover layer 15 on the microscopic etching access 6 which are briefly anoxidized prior to ClF ₃ etching, for example, as a thermal oxide thinner than 50 nm. The oxidation of the film is partially passivated here against the attack of ClF ₃ .

Weiterhin können als Material der permeablen Schicht 7 Fotolacke mit Siliziumanteil in der Polymerkette, BCB (Butylcyclobuten), poröse dielektrische Schichten aus Aufdampf- oder Schleuderverfahren verwendet werden.Furthermore, as the material of the permeable layer 7 Photoresists with silicon content in the polymer chain, BCB (Butylcyclobuten), porous dielectric layers of vapor deposition or spin coating can be used.

Weiterhin kann die permeable Schicht 7 ausgebildet werden durch Auftragen von zwei verschiedenen, in einer gemeinsamen oder verschiedenen Lösungsmitteln gelösten Polymeren als Bedeckungsschicht 15, woraufhin das eine oder die mehreren Lösungsmittel verdampft werden, und eines der beiden Polymere selektiv gegen das andere aus der gebildeten Schicht herausgelöst wird.Furthermore, the permeable layer 7 be formed by applying two different, dissolved in a common or different solvents polymers as a cover layer 15 whereupon the one or more solvents are evaporated and one of the two polymers is selectively dissolved out from the formed layer against the other.

Die Bauelemente 8, 14 können direkt verwendet werden. Weiterhin kann bei beiden Ausführungsformen nachfolgend eine Abschlussschicht 16 abgeschieden werden, die die Ätzöffnungen 4 bzw. die Mikro- oder Nanoporen 9 hermetisch abdichtet. Hierzu kann ein CVD- oder Sputterverfahren verwendet werden, das lediglich diese feinen Ätzöffnungen 4 bzw. Poren 9 abdichtet, ohne das eine Abscheidung des verwendeten Materials in die Kaverne 5 unter der Maskenschicht 3 erfolgt. Es kann somit ein Bauelement 19 mit einer Membran 13 mit geschlossener Membranfläche, z.B. für einen Massen flusssensor oder einen Drucksensor, hergestellt werden.The components 8th . 14 can be used directly. Furthermore, in both embodiments, a terminating layer can follow 16 are deposited, the etching holes 4 or the micropores or nanopores 9 hermetically sealed. For this purpose, a CVD or sputtering method can be used, which only these fine etching openings 4 or pores 9 seals, without the deposition of the material used in the cavern 5 under the mask layer 3 he follows. It can thus be a component 19 with a membrane 13 with a closed membrane surface, eg for a mass flow sensor or a pressure sensor.

Die 8 und 9 zeigen Messergebnisse von unterätzten Kavernen 5, die bei Bauelementen der Ausführungsform der 1 und 2 bei jeweils einer Ätzöffnung 4 und einer Substrattemperatur von –20° C ermittelt worden sind. 8 zeigt hierbei die in den jeweiligen Kavernen 5 in <110>-Kristallrichtung des Silizium-Substrats 1 gemessenen Unterätzweiten u in μm in Abhängigkeit von der jeweiligen Seitenlänge a der quadratischen Ätzöffnung 4 bei einer Ätzzeit t = 10 Minuten (durch Interpolation gebildete Messkurve a) und einer Ätzzeit t = 5 Minuten (durch Interpolation gebildete Messkurve b). Bei Messkurve a ergibt sich ein Maximum bei a = 0,8 μm, bei Messkurve b ein Maximum bei a = 0,4 μm.The 8th and 9 show measurement results of undercut caverns 5 used in components of the embodiment of the 1 and 2 in each case one etching opening 4 and a substrate temperature of -20 ° C have been determined. 8th shows here in the respective caverns 5 in the <110> crystal direction of the silicon substrate 1 measured undercutting widths u in μm as a function of the respective side length a of the square etching opening 4 at an etching time t = 10 minutes (measurement curve a formed by interpolation) and an etching time t = 5 minutes (measurement curve b formed by interpolation). For measurement curve a, a maximum at a = 0.8 μm results, for measurement curve b a maximum at a = 0.4 μm.

9 zeigt die Abhängigkeit des Ätzratenmaximums von dem Produkt p·t aus Ätzdruck p und Ätzzeit t. Aufgetragen ist die optimale Kantenlänge a in μm der Ätzöffnung 4, bei der ein Ätzratenmaximum ermittelt wird, in Abhängigkeit von dem Produkt p·t in mbar·Minuten. Hierbei sind mit dem Symbol + Messwerte bei einem Druck von 6,8 mbar und mit dem Symbol x Messwerte bei einem Druck von 10 mbar gekennzeichnet. 9 shows the dependence of the Ätzratenmaximums of the product p · t of etching pressure p and etch time t. The optimum edge length a in μm of the etching opening is plotted 4 , in which a Ätzratenmaximum is determined, depending on the product p · t in mbar · minutes. The symbol + indicates measured values at a pressure of 6.8 mbar and the symbol x indicates measured values at a pressure of 10 mbar.

Claims

Method for producing a microstructured component, comprising at least the following steps: forming at least one structured mask ( 3 ; 3 . 7 ) with at least one etching opening ( 4 . 9 ) on a sacrificial layer ( 1 ), Introducing an etching gas (G) through the etching opening ( 4 . 9 ) and etching a cavern ( 5 ) in the sacrificial layer ( 1 ) below the etch opening ( 4 . 9 ) in an etching step, wherein the average diameter (d) of the etching opening ( 4 . 9 ) is in a range of 0.05 μm to 5 μm.

A method according to claim 1, characterized in that the average diameter (d) of the at least one etching opening ( 4 . 9 )) is within a range of 0.05 μm to less than twice the value of an ideal value (di), which depends on the etching pressure (p) and the etching time (t) of the etching step by the equation di = 0.0113 · pt, results with p etching pressure in milibar, t etching time in minutes and the ideal value of the averaged diameter (d) in micrometers.

A method according to claim 2, characterized in that the average diameter (d) of the etching opening ( 4 . 9 ) within a range of 1 μm, especially 0.3 μm, around the ideal value (di).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of etching openings ( 4 . 9 ) are provided.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the mask ( 3 ) with the etching opening ( 4 ) is formed by a mask layer ( 3 ) on the sacrificial layer ( 1 ) is applied and subsequently the etching opening ( 4 ) is formed by structuring.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the mask ( 3 . 7 ) with the etching openings ( 9 ) is formed by applying to the sacrificial layer ( 1 ) a mask layer ( 3 ), at least one etching access ( 6 ) and on the mask layer ( 3 ) and the at least one etching access ( 6 ) a permeable layer ( 7 ) with pores serving as etching openings ( 9 ) is formed.

Method according to claim 6, characterized in that the permeable layer ( 7 ) with the pores ( 9 ) is formed by first a covering layer ( 15 ) on the mask layer ( 3 ) and subsequently the pores ( 9 ) in the covering layer ( 15 ) be formed.

Method according to claim 7, characterized in that as a covering layer ( 15 ) an LPCVD or PECVD nitride is applied and the pores ( 9 ) are formed in which hydrogen fluoride (HF) is supplied and in the covering layer ( 15 ) SiF ₆ (NH ₄ ) _{2 is} formed wholly or partially.

Method according to claim 7, characterized in that as a covering layer ( 15 ) AlSiCu is applied and subsequently the pores ( 9 ) are formed by selective dissolution of silicon and / or copper precipitates.

Method according to claim 7, characterized in that as a covering layer ( 15 ) is applied a LPCVD silicon film with a thickness of 50-200 nm and subsequently the pores ( 9 ) by oxidation, eg anoxidizing, of the covering layer ( 15 ) be formed.

Method according to claim 7, characterized in that the permeable layer ( 7 ) is formed by applying two different polymers dissolved in a common or different solvents, one or both of the solvents being evaporated, and one of the two polymers selectively against the other from the formed cover layer (US Pat. 15 ) is dissolved out.

Method according to claim 6 or 7, characterized in that the permeable layer ( 7 ) is formed from a material of the following group: photoresist with silicon content in the polymer chain, BCB, porous dielectric layer of vapor deposition or sputtering, sputtered or evaporated metal layer, PECVD oxide based on silane with an oxidizing agent, for example O2 or N2O.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that subsequently a covering layer ( 16 ) on the structured mask ( 3 ; 3 . 7 ) is applied, the etching openings ( 4 . 9 ) covered.

Method according to claim 13, characterized in that the covering layer ( 16 ) is formed by a CVD or sputtering step.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sacrificial layer to be etched ( 1 ) is formed of silicon and the etching gas (G), the silicon with a low efficiency of about 10 ^-3 to 10 ^-5 etched spontaneously without plasma excitation.

A method according to claim 15, characterized in that the etching gas (G) is an interhalogen, for example ClF ₃ , BrF ₃ , BrF ₅ , IF ₅ or IF ₇ .

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that in the etching step process pressures between 0.01 mbar and 100 mbar.

A microstructured device comprising: a sacrificial layer ( 1 ), one in the sacrificial layer ( 1 ) trained cavern ( 5 ), one on the sacrificial layer ( 1 ), the cavern ( 5 ) covering mask layer ( 3 ; 3 . 7 ), which has at least one etching opening ( 4 . 9 ), wherein the at least one etching opening ( 4 . 9 ) has a diameter between 0.05 microns and 5 microns.

Microstructured component according to claim 18, characterized in that the min at least one etching opening ( 4 . 9 ) has a diameter of 0.05 .mu.m to 4 .mu.m, in particular from 0.05 .mu.m to 3 .mu.m, for example from 0.05 .mu.m to 2 .mu.m, for example 0.05 .mu.m to 1 .mu.m.

Microstructured component according to claim 18 or 19, characterized in that a plurality of etching openings ( 4 . 9 ) are provided.

Microstructured component according to one of claims 18 to 20, characterized in that on the sacrificial layer ( 1 ) exactly one mask layer ( 3 ) is formed, in which the at least one etching opening ( 4 ) is trained.

Microstructured component according to one of Claims 18 to 20, characterized in that it has a mask layer ( 3 ) with at least one larger etch access ( 6 ) and one on the masks layer ( 3 ) and the etch access ( 6 ) applied permeable layer ( 7 ) with pores ( 9 ), and the pores ( 9 ) of the permeable layer ( 7 ) the etching openings ( 9 ) form.

Microstructured component according to claim 22, characterized in that the permeable layer ( 7 ) has a thickness of 10 nm-200 nm and is made of one of the following materials: an LPCVD nitride or PECVD nitride with silicate precipitates, eg SiF ₆ (NH ₄ ) ₂ , a polymer film from a plasma deposition, eg AlF 3, of an organic A compound, for example Butylcyclobuten, a sputtered or vapor-deposited metal layer, for example Au, Al or AlSiCu with silicon or copper precipitates, an anoxidized LPCVD silicon with thermal oxide thinner than 50 nm, a photoresist with silicon content in a polymer chain, a porous dielectric layer of a Vapor deposition or spin coating.

Microstructured component according to one of claims 18 to 23, characterized in that on the mask ( 3 ; 3 . 7 ) a cover layer ( 16 ) is applied, the at least one etching opening ( 4 . 9 ) closes.

Microstructured component according to claim 24, characterized in that the covering layer ( 16 ) is applied as a CVD layer or sputtering layer.

Microstructured component according to one of claims 18 to 25, characterized in that on the cavern ( 5 ) trained layers ( 3 ; 3 . 7 ; 3 . 7 . 16 ) a membrane ( 13 ) form.

Microstructured component according to Claim 26, characterized in that it is an acceleration sensor, yaw rate sensor or mass flow sensor.