Herstellung von Mikrosrukturen
Die Aufgabe ein Loch in der Größenordnung von unter 100nm
herzustellen, legt es nahe Methoden und Hilfsmittel der
Elektronenstrahllithographie zu verwenden.
Die Arbeitsgruppe um Prof. Kern verfügt über eine leistungsfähige
Belichtungsmaschine eine sog. E-Beam, die in der Lage ist
Strukturen im nm Bereich zu belichten.
Am aussichtsreichsten erscheint ein der Herstellung
von Düsen für Tintenstrahldruckern, gleichendes Verfahren zu sein.
Ausgangsmaterial ist ein beidseitig polierter Si Wafer.
Beide Seiten werden mit einer 100 nm dicken
Siliziumnitridschicht versehen. Auf einer der Seiten,
Rückseite genannt, wird mittels eines lithographischen Prozesses
und anschließendem HF (Flußsäure) ätzen ein
Fenster präpariert und auf dieser
Fläche von ca. 2mm x 2mm das Nitrid wieder entfernt.
Nitrid wird verwendet, da es sich in HF gut und in KOH
schlecht ätzen läßt. Beim nun folgenden Ätzprozeß
in KOH schützt das Nitrid das darunterliegende Silizium. Nur
im Fenster wird Silizium abgetragen bis die Nitridschicht der Vorderseite
erreicht und freigelegt wird.
Die Ätzraten von Silizium hängen stark von der Orientierung seiner
Kristalle ab. Die (111)orientierten Ebenen weisen mit Abstand die geringste
Ätzrate auf, so daß ein Ätzen in die Tiefe bei diesen Wafern
fast nicht möglich ist . Bei (100)orientierten Wafern laufen
die (111) Ebenen V-förmig in die Tiefe, es ergeben sich
somit pyramidenfömige Ätzgruben. Nur bei (110)orientierten
Wafern ergeben sich senkrechte Wände.
Zur Herstellung einer Nitridmembran als Trägerfolie für das
weak-link
eignen sich also nur (110) und (100)orientierte Siliziumwafer.
Fü das eigentliche Mikro-Loch wird nun die Membran mit einer
PMMA Schicht (Elektronenempfindlicher Lack)
versehen und mit einem Elektronenstrahl das Weak-Link belichtet.
Die belichtete Stelle wird entwickelt und weggeätzt.
Als Ätzprozeß durch die Nitridschicht wird anisotropes
Plasmaätzen notwendig sein.
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