[发明专利]用于构造空腔的方法以及具有空腔的构件

说明书

本发明涉及在硅衬底内构造空腔的方法，其中，硅衬底的表面相对于第一平面具有倾斜角，第一平面为硅衬底的{111}平面，在硅衬底的表面上布置蚀刻掩模。蚀刻掩模具有伸进掩模开口内的第一前置结构和第一蚀刻开端区域。掩模开口在第一蚀刻开端区域外的其他棱边布置为平行于硅衬底的{111}平面。所述方法包括在确定的蚀刻持续时间内各向异性地蚀刻硅衬底的步骤。朝向硅衬底的<111>方向的蚀刻速率小于朝向其他方向的蚀刻速率，第一前置结构从第一蚀刻开端区域出发朝向第一侧蚀方向侧蚀。蚀刻持续时间这样确定：通过各向异性蚀刻在硅衬底内构造空腔，经过该蚀刻持续时间之后，硅衬底的第一平面露出并构成空腔的底面。

技术领域

本发明涉及一种用于在硅衬底内构造空腔的方法以及一种具有带空腔的硅衬底的构件。

背景技术

为了将光学元件固定在半导体构件内，采用具有基本上矩形轮廓的倾置空腔。这些空腔容许该光学元件的支承面相对于该构件的表面倾斜。在此，该构件例如可构成用于光学窗的倾置窗座。倾置的空腔可在硅衬底内通过减材的加工方法(例如研磨)来制造。

文章《Etching Methodologies in<111>-Oriented Silicon Wafers》(Oosterbroek等，Journal of Microelectromechanical Systems，第9章，第3节，390至398页，2000年9月刊)说明了一种用于在硅衬底内构造空腔的方法。通过衬底的各向异性蚀刻，可制造其侧面完全布置在{111}平面内的空腔。

发明内容

本发明的任务在于，说明一种用于在硅衬底内制造空腔的改善的方法。本发明的另一任务在于，提供一种具有带空腔的硅衬底的改善的构件。下面还说明了本发明的扩展方案。

一种用于在硅衬底内构造空腔的方法包括提供硅衬底作为第一步骤，其中，硅衬底的表面相对于硅衬底的第一平面具有倾斜角，其中，第一平面是硅衬底的{111}平面。所述方法包括在硅衬底的表面上布置蚀刻掩模作为另一步骤，其中，蚀刻掩模具有掩模开口，该掩模开口具有第一横棱边和平行于第一横棱边的第二横棱边，其中，将第一横棱边布置在硅衬底的第一平面内。此外，蚀刻掩模具有伸进掩模开口内的第一前置结构。蚀刻掩模还具有第一蚀刻开端区域。将掩模开口的在第一蚀刻开端区域以外的所有其他棱边布置为与硅衬底的{111}平面基本上平行。所述方法包括硅衬底在确定的蚀刻持续时间期间的各向异性蚀刻作为另一步骤。在此，硅衬底的朝向<111>方向的蚀刻速率小于朝向其他空间方向的蚀刻速率，并且从第一蚀刻开端区域出发朝向第一侧蚀方向地侧蚀第一前置结构，其中，第一侧蚀方向定向为与掩模开口的第一横棱边和第二横棱边平行。蚀刻持续时间这样确定，使得通过各向异性蚀刻在硅衬底内构造空腔，该空腔在硅衬底的表面上具有开口，其中，空腔的开口在两侧上通过掩模开口的第一横棱边和第二横棱边限界，并且在另一侧上通过垂直于第一和第二横棱边的、通过第一前置结构的侧蚀所制造的第一纵棱边限界。此外，在所述方法中，蚀刻持续时间这样确定，使得在该蚀刻持续时间结束之后，硅衬底的第一平面基本上露出并且构成空腔的底面。

这种方法使得制造具有倾斜侧面和矩形开口棱边的空腔变得简单，这导致时间和成本的节省。与机械加工相比，借助各向异性蚀刻构造空腔使得空腔的底面和侧面的表面质量明显改善，尤其斜度的角度精度高、几何误差低、平坦度高以及表面粗糙度小。

在所述方法中，有利地沿着第一和第二横棱边不发生任何蚀刻掩模的侧蚀，因为第一和第二横棱边布置在硅衬底的{111}平面内。尤其有利地可在空腔的第一纵棱边与第一或第二横棱边之间产生近似直角。

因为蚀刻时间这样安排，使得通过露出的第一平面构造空腔的底面，所以空腔的底面沿着第一横棱边以通过第一平面的倾斜所确定的倾斜角与衬底的表面相交。此外，所述底面可在第一平面基本上完全露出的情况下有利地近似原子级平滑。