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用于构造空腔的方法以及具有空腔的构件

阅读：413发布：2020-05-14

专利汇可以提供用于构造空腔的方法以及具有空腔的构件专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且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。，下面是用于构造空腔的方法以及具有空腔的构件专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于在硅衬底(1)内构造空腔的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
提供所述硅衬底(1)，其中，所述硅衬底(1)的表面(3)相对于所述硅衬底(1)的第一平面(5)具有倾斜角(7)，其中，所述第一平面(5)是所述硅衬底(1)的{111}平面；
在所述硅衬底(1)的表面(3)上布置蚀刻掩模(200，201，202，203)，
其中，所述蚀刻掩模(200，201，202，203)具有掩模开口(210)，该掩模开口具有第一横棱边(211)和与所述第一横棱边(211)平行的第二横棱边(212)；
其中，在所述硅衬底(1)的第一平面(5)内布置所述第一横棱边(211)；
其中，所述蚀刻掩模(200，201，202，203)具有伸进所述掩模开口(210)内的第一前置结构(220，300)；
其中，所述蚀刻掩模(200，201，202，203)具有第一蚀刻开端区域(222)；以及其中，将所述掩模开口(210)的在所述第一蚀刻开端区域(222)以外的所有其他棱边(215)布置为与所述硅衬底(1)的{111}平面基本上平行；
在确定的蚀刻持续时间期间各向异性地蚀刻所述硅衬底(1)；
其中，朝向所述硅衬底的{111}方向的蚀刻速率小于朝向其他空间方向的蚀刻速率；
其中，从所述第一蚀刻开端区域(222)出发朝向第一侧蚀方向(8)地侧蚀所述第一前置结构(220，300)；
其中，所述第一侧蚀方向(8)定向为与所述掩模开口(210)的第一横棱边(211)和第二横棱边(212)平行；
其中，所述蚀刻持续时间这样确定，使得通过各向异性蚀刻在所述硅衬底(1)内构造空腔(100)，所述空腔在所述硅衬底(1)的表面(3)上具有开口(110)；
其中，所述空腔(100)的开口(110)在两侧上通过所述掩模开口(210)的第一横棱边(211)和第二横棱边(212)限界，并且在另一侧上通过与所述第一和第二横棱边(211，212)垂直的第一纵棱边(113)限界，该第一纵棱边通过所述第一前置结构(220)的侧蚀来制造；
以及
其中，所述蚀刻持续时间还这样确定，使得在该蚀刻持续时间结束之后，所述硅衬底(1)的第一平面(5)基本露出并且构成所述空腔(100)的底面(115)。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述蚀刻掩模(200，201，202，203)具有伸进所述掩模开口(210)内的第二前置结构(240，305)；
其中，所述蚀刻掩模(200，201，202，203)具有第二蚀刻开端区域(242)；
其中，通过所述硅衬底(1)的各向异性蚀刻，从所述第二蚀刻开端区域(242)出发，这样朝向与第一侧蚀方向(8)相反的第二侧蚀方向(9)地侧蚀所述第二前置结构(240，305)，使得在蚀刻持续时间结束之后构成限界所述空腔(100)的开口(110)的第二纵棱边(114)，所述第二纵棱边布置为平行于所述第一纵棱边(113)。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其中，所述第一蚀刻开端区域(222)具有蚀刻开始棱边(223)，将该蚀刻开始棱边布置为与所述硅衬底(1)的{111}平面不平行。
4.根据权利要求1或2所述的方法，
其中，所述第一前置结构(220)具有三角形基准结构(260)；
其中，在所述三角形基准结构(260)的第一侧(261)上构造所述第一纵棱边(113)；以及其中，所述三角形基准结构(260)的第二侧(262)和第三侧(263)布置为与所述硅衬底(1)的{111}平面基本上平行。
5.根据权利要求4所述的方法，
所述第一前置结构(220)具有第一延滞结构(270，400)，所述第一延滞结构布置在所述三角形基准结构(260)的与所述第一侧(261)对置的第一角点(267)上。
6.根据权利要求5所述的方法，
其中，所述第一延滞结构(400)将所述三角形基准结构(260)的第一角点(267)与所述第一横棱边(211)和/或所述第二横棱边(212)连接。
7.根据权利要求1或2所述的方法，
其中，所述蚀刻掩模(200，201，202，203)具有至少一个加固结构(280)，所述至少一个加固结构将所述第一前置结构(220)与所述第一横棱边(211)和/或所述第二横棱边(212)连接。
8.根据权利要求1或2所述的方法，
其中，所述蚀刻掩模(200，201，202，203)具有第三蚀刻开端区域(225)；
其中，从所述第一蚀刻开端区域(222)和所述第三蚀刻开端区域(225)出发这样侧蚀所述第一前置结构(300)，使得在蚀刻持续时间结束时构造限界所述空腔(100)的开口(110)的第一纵棱边(113)。
9.根据权利要求8所述的方法，
其中，所述第一前置结构(300)具有第一区段(301)和第二区段(302)，该第一区段具有第一长形区域(310)和第一尖端区域(320)，该第二区段具有第二长形区域(340)和第二尖端区域(350)；
其中，所述第一尖端区域(320)的第一尖端(321)构成所述第一蚀刻开端区域(222)并且所述第二尖端区域(350)的第二尖端(351)构成所述第三蚀刻开端区域(225)；
其中，所述第一长形区域(310)的第一侧(311)布置在所述第一尖端区域(320)上，所述第二长形区域(340)的第一侧(341)布置在所述第二尖端区域(350)上；以及其中，所述第一纵棱边(113)构造在所述第一长形区域(310)的第二侧(312)上和所述第二长形区域(340)的第二侧(342)上。
10.根据权利要求1或2所述的方法，
其中，所述方法包括以下另外步骤：在所述空腔(100)的底面(115)与所述硅衬底(1)的和所述表面(3)对置的背侧(4)之间施加通孔(120)。
11.根据权利要求10所述的方法，
其中，所述方法包括以下另外步骤：
在所述硅衬底(1)的背侧(4)上构造另一空腔(1100)；
其中，在所述空腔(100)的底面(115)与所述另一空腔(1100)的底面(1115)之间施加所述通孔(120)。
12.根据权利要求11所述的方法，
其中，所述通孔(120)的施加包括以下另外步骤：
构造第一沟槽(122)，所述沟槽从所述空腔(100)的底面(115)朝向所述另一空腔(1100)地延伸到所述硅衬底(1)内；
构造第二沟槽(1122)，所述沟槽从所述另一空腔(1100)的底面(1115)朝向所述空腔(100)地延伸到所述硅衬底(1)内；
切分所述硅衬底(1)的布置在所述第一沟槽(122)与所述第二沟槽(1122)之间的部分(2)。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述方法包括以下另外步骤：
将小窗片(600)这样布置到所述空腔(100)内，使得所述小窗片(600)覆盖所述通孔(120)并且靠置在位于所述空腔(100)的底面(115)内的、围绕所述通孔(120)的边缘面(118)上。

说明书全文

用于构造空腔的方法以及具有空腔的构件

技术领域

[0001] 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

[0002] 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。

[0003] 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

[0004] 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。

[0005] 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。

[0006] 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。

[0007] 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。

[0008] 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。

[0009] 通过各向异性蚀刻来构造空腔适合于同时对多个在硅衬底上构造的空腔进行加工。硅衬底例如可以是一个完整的晶片，其连同其他相同类型的晶片一起在批量工艺(Batch-Prozess)中来进行加工。在此，各向异性蚀刻与其他典型地用于半导体科技的工艺、尤其平面工艺相兼容。与空腔的独立机械加工相比，这导致工艺时间和工艺成本的明显减少。此外，蚀刻是一种天生与洁净室兼容的工艺，使得在构造空腔后，省去了在机械加工中所必需的硅衬底清洗。

[0010] 在所述方法的一种扩展方案中，蚀刻掩模具有伸进掩模开口的第二前置结构和第二蚀刻开端区域。此外，通过硅衬底的各向异性蚀刻，从第二蚀刻开端区域出发这样在一个与第一侧蚀方向相反的第二侧蚀方向上侧蚀第二前置结构，使得在蚀刻持续时间结束之后构造限界空腔开口的第二纵棱边，该第二纵棱边布置为平行于第一纵棱边。这有利地容许，通过各向异性蚀刻过程来制造空腔，该空腔在硅衬底的表面上具有基本上为矩形的开口。

[0011] 在所述方法的一种扩展方案中，第一蚀刻开端区域具有与硅晶体的{111}平面不平行布置的蚀刻开始棱边。由此在蚀刻开始棱边上开始前置结构的侧蚀。

[0012] 在所述方法的一种扩展方案中，第一前置结构具有三角形基准结构，其中，将第一纵棱边构造在三角形基准结构的第一侧上，其中，三角形基准结构的第二和第三侧布置为与硅衬底的{111}平面基本上平行。由此，三角形基准结构的第二和第三侧有利地首先不侧蚀，并且前置结构的侧蚀从基准结构的与第一侧对置的角点出发。这有利地使得在三角形基准结构的第一侧上构造第一纵棱边变得简单，并且制造一种具有有利地小的波纹度的纵棱边。

[0013] 在所述方法的一种扩展方案中，第一前置结构具有第一延滞结构，该第一延滞结构布置在三角形基准结构的与第一侧对置的第一角点上。由此，可通过第一延滞结构在侧蚀方向上的长度来确保，前置结构最早在空腔的底面在硅衬底的第一平面内完全露出时才侧蚀至第一纵棱边。

[0014] 在所述方法的一种扩展方案中，第一延滞结构将三角形基准结构的第一角点与第一横棱边和/或第二横棱边连接。由此可有利地避免，在第一延滞结构至少部分地已经被侧蚀之后，该第一延滞结构从蚀刻掩模掉下。否则，在第二蚀刻掩模的掉下部分的断棱上，侧蚀过程就受到干扰，这导致不规律的蚀刻进程，并且由此导致空腔开口的第一纵棱边的波纹度更高。

[0015] 在所述方法的一种扩展方案中，蚀刻掩模具有至少一个加固结构，该加固结构将第一前置结构与第一横棱边和/或第二横棱边连接。这有利地防止，前置结构的一部分，在其已经侧蚀且由此悬空之后，从蚀刻掩模上掉下。由此，可实现第一前置结构的有利地均匀的侧蚀并且达到所制造的第一纵棱边的小波纹度。

[0016] 在所述方法的一种扩展方案中，蚀刻掩模具有第三蚀刻开端区域，并且从第一蚀刻开端区域和第三蚀刻开端区域出发这样侧蚀第一前置结构，使得在蚀刻持续时间结束后构成限界空腔开口的第一纵棱边。因此，在侧蚀从两个蚀刻开端区域中的一个出发的情况下所出现的不规律性仅在有利地小范围内作用于所产生的第一纵棱边的波纹度。

[0017] 在所述方法的一种扩展方案中，第一前置结构包括第一区段和第二区段，第一区段具有第一长形区域和第一尖端区域，第二区段具有第二长形区域和第二尖端区域。在此，第一尖端区域的第一尖端构成第一蚀刻开端区域，第二尖端区域的第二尖端构成第三蚀刻开端区域。此外，第一长形区域的第一侧布置在第一尖端区域上，第二长形区域的第一侧布置在第二尖端区域上。最终，在第一长形区域的第二侧上和第二长形区域的第二侧上构造第一纵棱边。

[0018] 由此，可分别从第一或第二尖端出发有利地同时侧蚀第一和第二长形区域。由此在长形区域的与尖端区域对置的一侧上构造具有优选小波纹度的第一纵棱边。

[0019] 在一种扩展方案中，所述方法包括在空腔的底面与硅衬底的和表面对置的背侧之间施加通孔作为另一步骤。可在施加通孔时例如仅部分地移除空腔的底面。由此可有利地制造通孔，该通孔在硅衬底的上侧具有倾置的边缘。

[0020] 在所述方法的一种扩展方案中，这种方法包括在硅衬底的背侧上构造另一空腔，其中，在空腔的底面与另一空腔的底面之间施加通孔。由此，可在硅衬底内构造薄的膜片。

[0021] 在所述方法的一种扩展方案中，通孔的施加包括构造第一沟槽，该第一沟槽从所述空腔的底面朝向另一空腔地延伸到硅衬底内。所述方法还包括构造第二沟槽，该第二沟槽从另一空腔的底面朝向所述空腔地延伸到硅衬底内。此外，所述方法包括切开硅衬底的布置在第一与第二沟槽之间的一部分。

[0022] 第一和第二沟槽例如可分别构成闭合的轮廓，例如矩形或椭圆形。通过将硅衬底的处于第一与第二沟槽之间的部分切开的方式，可以用优选简单的方式移除闭合轮廓的内部并且由此施加通孔。尤其避免在技术上困难地蚀穿硅衬底直至另一空腔的底面。

[0023] 在所述方法的一种扩展方案中，这一方法包括这样在空腔内布置小窗片使得小窗片覆盖通孔并且靠置在处于空腔底面内的、包围通孔的边缘面上作为另一步骤。由此可有利地制造一种具有关于硅衬底的表面倾置的窗的硅衬底。空腔开口的第一横棱边和/或第二横棱边相对于开口的第一纵棱边的垂直布置使得光学元件更加容易特别精确的定向和保持。

[0024] 一种构件包括硅衬底，硅衬底具有空腔，该空腔在硅衬底的表面上具有基本上为矩形的开口。此外，空腔的底面相对于硅衬底的表面以倾斜角倾斜并且布置在硅衬底的第一平面内。在此，第一平面是硅衬底的{111}平面。由此有利地提供了一种构件，在该构件中，空腔的底面构成相对于表面倾置的支承面。空腔的基本上为矩形的开口容许，布置在空腔的底面上的元件相对于硅衬底有利地准确地定向。

[0025] 在构件的一种扩展方案中，硅衬底具有通孔，该通孔在空腔的底面与硅衬底的和表面对置的背侧之间延伸。由此，构件有利地适合于作为支承件，该支承件用于相对于衬底表面倾置的元件，这些元件既可从表面也可从硅衬底的底面接近。附图说明

[0026] 下面根据附图进一步阐述本发明的实施例。在此分别以示意图示出：

[0027] 图1：一种具有带空腔的硅衬底的构件的视图；

[0028] 图2：布置在硅衬底上的测试掩模的俯视图；

[0029] 图3：布置在硅衬底上的第一蚀刻掩模的俯视图；

[0030] 图4：布置在硅衬底上的第二蚀刻掩模的俯视图；

[0031] 图5：布置在硅衬底上的第三蚀刻掩模的俯视图；

[0032] 图6：布置在硅衬底上的第四蚀刻掩模的俯视图；

[0033] 图7：具有空腔的、带有通孔的构件的视图；

[0034] 图8：具有空腔、另一空腔和通孔的硅衬底的剖面图；

[0035] 图9：具有空腔、另一空腔以及第一和第二沟槽的硅衬底的剖面图；

[0036] 图10：具有空腔、另一空腔以及第一和第二沟槽以及其他沟槽的硅衬底的剖面图；以及

[0037] 图11：具有空腔以及置入该空腔内的小窗片的构件的剖面图。

[0038] 在以下说明的各实施方式中，为相同或作用相同的元件分别使用同样的附图标记。

具体实施方式

[0039] 图1示出构件700的立体视图。构件700包括硅衬底1，在该硅衬底内构造有空腔100。空腔100在衬底1的表面3上具有基本上为矩形的开口110。开口110通过第一横棱边
111、平行于第一横棱边111的第二横棱边112以及第一纵棱边113和第二纵棱边114来限界。
纵棱边113、114分别定向为近似垂直于第一和第二横棱边111、112。空腔100具有相对于硅衬底1的表面3以倾斜角7倾斜的底面115。这一底面沿着第一横棱边111与表面3相交，并且指向硅衬底1内。此外，空腔100通过与底面对置的另一底面117和两个侧面116限界。

[0040] 硅衬底1例如可具有单晶硅。为了构造空腔100，这样提供硅衬底1，使得{111}平面中的一个以倾斜角7相对于硅衬底1的表面3倾斜并且构成硅衬底1的第一平面5。这一硅衬底例如可通过倾斜的锯切来制造。倾斜角7例如可处于1°至40°之间的范围内。优选其处于5°至20°之间。

[0041] 空腔100通过硅衬底1的各向异性湿化学蚀刻来制造。为了各向异性蚀刻，使用蚀刻溶液，其中，在硅衬底1的有些晶向上的蚀刻速率小于其他晶向上的蚀刻速率。在使用具有KOH或TMAH的蚀刻溶液的情况下，蚀刻缓慢的晶向例如是<111>方向。如果朝向<111>方向的蚀刻速率小于朝向其他空间方向的蚀刻速率，如在下文中所假设的那样，那么在蚀刻期间构成垂直于<111>方向的{111}面。这在Oosterbroek等人的文章中予以了说明。

[0042] 为了确定空腔100的形状，在蚀刻前，在硅衬底1的表面3上布置蚀刻掩模。在使用含KOH的蚀刻溶液的情况下，蚀刻掩模例如可具有SiO或SiN。

[0043] 如同样在Oosterbroek等人的文章中所提到的，蚀刻掩模的未布置在硅衬底1的{111}平面内的所有棱边被侧蚀至这样的程度，直至已经分别在{111}平面内构成一个侧面。因为硅衬底1的表面3与硅衬底1的{111}平面(所述{111}平面触及到矩形的掩模开口)的交线通常构成六边形的结构，所以，空腔100的矩形开口110不可借助矩形的掩模开口来制造。

[0044] 图2示出一种侧蚀的示意性图示，侧蚀通过硅衬底1的各向异性蚀刻而产生，在该硅衬底上布置有具有矩形测试掩模开口510的测试掩模500。在此，硅衬底1与图1中的实施方式的硅衬底相同，并且尤其具有第一平面5相对于硅衬底1的表面的小倾斜角7。测试掩模500相对于硅衬底1这样定向，使得矩形测试掩模开口510的第一横棱边511和第二横棱边512分别布置在硅衬底1的第一{111}平面501或第二{111}平面502内。总之，硅衬底1的四个另外的{111}平面贴靠在测试掩模开口510上。第三{111}平面503和第四{111}平面504贴靠在测试掩模开口510的第一纵棱边515的端点上。第五{111}平面505和第六{111}平面506贴靠在测试掩模开口510的第二纵棱边516的端点上。

[0045] 在硅衬底1的借助测试掩模500的各向异性蚀刻中，测试掩模开口的第一和第二横棱边511、512不被侧蚀，因为这些横棱边布置在第一{111}平面501或者第二{111}平面502内。测试掩模开口510的第一纵棱边515反之被侧蚀至这样的程度，直至第三{111}平面503和第四{111}平面504露出。因此，除了在测试掩模开口510区域内的矩形开口以外，还产生第一侧蚀区域520，该侧蚀区域在硅衬底1的表面3上构成与测试掩模开口510的区域内的矩形开口邻接的三角形开口。这一三角形开口通过测试掩模开口510的第一纵棱边515以及第一侧蚀棱边525和第二侧蚀棱边526来限界。第一侧蚀棱边525和第一纵棱边515围成第一侧蚀角度522，而第二侧蚀棱边526和第一纵棱边515围成第二侧蚀角度524。

[0046] 第一侧蚀棱边525和第二侧蚀棱边526的长度以及第一侧蚀角度522和第二侧蚀角度524的大小取决于{111}平面的位置，并且由此取决于第一平面5相对于硅衬底1的表面3的倾斜角7的大小。对于小的倾斜角7而言，在硅衬底1的表面3上限界第一侧蚀区域520的三角形可被假设为是等腰的。因此，第一侧蚀角度522和第二侧蚀角度524也可被假设为是相同大小的。对于8°的倾斜角而言，第一侧蚀角度522和第二侧蚀角度524例如可约为32°。

[0047] 在测试掩模开口510的第二纵棱边516上，类似地构造第二侧蚀区域530，该侧蚀区域在硅衬底1的表面内产生另一三角形开口。在此，第二侧蚀区域530的形状可相应于第一侧蚀区域520旋转180°。第一侧蚀角度522尤其可和与之关于测试掩模开口510在对角线上对置的第三侧蚀角度532是相同大小的。同样，第二侧蚀角度524可和与之在对角线上对置的第四侧蚀角度533是相同大小的。对于小的倾斜角7而言，第二侧蚀区域530的开口也可被假设为是等边的(gleichseitig)。

[0048] 图3示出硅衬底1的表面3上的第一蚀刻掩模200的示意性俯视图，该第一蚀刻掩模可被用来构造图1中所示的空腔100。第一蚀刻掩模200具有掩模开口210，该掩模开口通过第一横棱边211和与第一横棱边211对置的且与之平行的第二横棱边212来限界。第一蚀刻掩模200还具有第一前置结构220和第二前置结构240，它们分别伸进掩模开口210中。

[0049] 通过第一前置结构220和第二前置结构240的有针对性的侧蚀，可在硅衬底1内制造图1中所示的空腔100，该空腔在硅衬底1的表面3上具有基本上为矩形的开口110。

[0050] 将第一蚀刻掩模200这样布置在硅衬底1的表面3上，使得第一横棱边211布置在与表面3以倾斜角7相交的第一平面5内。由此，将与第一横棱边211平行延伸的第二横棱边212也布置在硅衬底1的{111}平面中的一个平面内。

[0051] 第一前置结构220具有三角形基准结构260。三角形基准结构260的第一侧261将第一横棱边211的一端与第二横棱边212的一端连接，并且定向为与第一横棱边211和第二横棱边212呈直角。三角形基准结构的第二侧262和第三侧263布置在第一侧261的各一端上，并且与第一侧261分别构成第一基准角264或第二基准角265。基准结构260的第二和第三侧分别布置为与硅衬底1的{111}平面基本上平行。

[0052] 三角形基准结构260的形状例如可如下来确定，其方式是：用图2中所示的测试掩模500来进行测试蚀刻。那么，第一基准角264可具有与在测试掩模500的测试蚀刻的情况下所构成的第一侧蚀角度522相同的大小。类似地，第二基准角265具有与在测试蚀刻的情况下所求取的第二侧蚀角度524相同的大小。在倾斜角7小的情况下，第一基准角264和第二基准角265可被假设为是相同大小的。那么，三角形基准结构260构成等边(gleichseitig)三角形。

[0053] 第一前置结构220具有梯形的第一延滞结构270。第一延滞结构270与三角形基准结构260相接，并且布置在三角形基准结构260的与第一侧261对置的第一角点267上。第一延滞结构270具有第一棱边271和第二棱边272，所述第一棱边和第二棱边与三角形基准结构260的第二侧262平行地延伸。第一延滞结构270的第三棱边273与掩模开口210的第一和第二横棱边211、212垂直。第一延滞结构270的第四棱边274与三角形基准结构260的第三侧263相接。

[0054] 因此，除了第一延滞结构270的第三棱边273以外，第一前置结构220的所有棱边布置为基本上平行于硅衬底1的{111}平面，并且在硅衬底1的各向异性蚀刻中不被侧蚀。仅仅第一延滞结构270的第三棱边273被侧蚀，并且构成第一蚀刻开端区域222的第一蚀刻开始棱边223 第一延滞结构270在第一侧
蚀方向8上的长度275这样安排，使得第三棱边273布置为与基准结构260的第一侧261远离一段蚀刻前置量221。

[0055] 第二前置结构240与第一前置结构220类似地构造，并且布置在第一和第二横棱边211、212的各另一端上。如测试掩模500的第二侧蚀区域530可相应于旋转了的第一侧蚀区域520一样，可通过将第一前置结构220旋转180°获得第二前置结构240。第二前置结构240尤其具有另一三角形基准结构280和第二延滞结构276。如在第一前置结构220中那样，第二前置结构240的所有棱边，除了第二延滞结构276的纵棱边277以外，布置为基本上平行于硅衬底1的{111}平面。纵棱边277由此构成第二蚀刻开端区域242的第二蚀刻开始棱边243。

[0056] 通过各向异性蚀刻，可借助第一蚀刻掩模200由硅衬底1蚀刻图1中所示的、具有基本上为矩形的开口110的空腔100。因为第一和第二横棱边211、212以及——除了第一延滞结构770的第三棱边773和第二延滞结构276的纵棱边277以外——掩模开口210的所有其他棱边215均处于硅衬底1的{111}平面内，因此，沿着这些棱边不发生硅衬底1的侧蚀。第一延滞结构270的第三棱边273反之被侧蚀，并且构成第一蚀刻开始棱边223。从第一蚀刻开始棱边223出发，首先侧蚀第一延滞结构270，然后，在第一角点267上开始侧蚀三角形基准结构260。在此，上述侧蚀在第一侧蚀方向8上继续进行，该第一侧蚀方向近似平行于掩模开口
210的第一横棱边211地定向。在此，构成具有这样前进的棱边的空腔，该棱边近似垂直于第一和第二横棱边211、212地定向并且一直不断地在第一侧蚀方向8上移动。一旦第一前置结构220一直侧蚀至三角形基准结构260的第一侧261并且连续的棱边沿着该基准结构260的第一侧261延伸且构成空腔100的第一纵棱边113，则硅衬底1的各向异性蚀刻停止。同时，从纵棱边277出发以类似的方式在与第一侧蚀方向8相反的第二侧蚀方向9上侧蚀第二前置结构240，直至沿着另一三角形基准结构280的第一侧281已经构成空腔100的第二纵棱边114。

[0057] 总之，这样就产生了空腔100的在如图1中所示的、基本上为矩形的开口110。开口110的第一横棱边和第二横棱边沿着掩模开口210的第一横棱边和第二横棱边延伸。空腔
100的开口110的第一纵棱边113和第二纵棱边114沿着三角形基准结构260的第一侧261和另一三角形基准结构280的第一侧281构造。在第一前置结构220和第二前置结构240的理想的、均匀的侧蚀的情况下，可通过各向异性蚀刻制造具有开口110的空腔100，该开口形状非常接近矩形。另外，可能由于侧蚀过程的干扰导致与理想的矩形形状的差异。这些干扰例如由于蚀刻掩模的不均匀性或者由于蚀刻掩模在侧蚀期间的或者侧蚀后的变形或断裂而引起。那么，所形成的开口110就具有如下区域：在这些区域内，开口的形状与矩形的形状有所不同。

[0058] 在各向异性蚀刻期间，通过一种级进的蚀刻进程构造空腔100，该进程从第一横棱边211朝向第二横棱边212一直推进，直至到达穿过第二横棱边112延伸的{111}平面。在这一平面内形成空腔100的另一底面117。随着蚀刻持续时间的增加，一直构造不断变得更深的空腔，直至硅衬底1的在{111}平面中的一个内延伸的第一平面5完全露出并且该第一平面构成空腔100的底面115。

[0059] 为了完全构造底面115，必须确保，第一和第二前置结构220、240最早在当空腔100的底面115完全露出时，才一直侧蚀至空腔100的第一和第二纵棱边113、114。这通过适当地选择蚀刻前置量221来确保，该蚀刻前置量通过延滞结构270、276在侧蚀方向8、9上的长度来确定。为了求取要构造空腔100所必需的蚀刻持续时间，借助测试蚀刻，确定深度方向(垂直于硅衬底1的表面3)上的蚀刻速率。替代地，在深度方向上的蚀刻速率也可由在其他方向上、例如在衬底1的晶向上的已知的蚀刻速率来计算。然后，由在深度方向上的蚀刻速率和空腔100的所期望的总深度确定蚀刻持续时间。然后，由蚀刻持续时间和在侧蚀方向8、9上的侧向蚀刻速率的乘积得出必需的蚀刻前置量221。

[0060] 为了避免三角形基准结构260即便在制造公差和定向公差下的提前侧蚀，有利的是，第一和第二基准角264、265要实施得分别略大于{111}平面与基准结构260的第一侧261的交角。由此，在各向异性蚀刻的一开始以最小程度侧蚀基准结构260的第二侧262和第三侧263，直至已经构成大致在三角形基准结构260内延伸的{111}平面。

[0061] 在图4中，为了构造空腔100，替代第一蚀刻掩模200，第二蚀刻掩模201布置在硅衬底1上。只要在下面未另作说明，第二蚀刻掩模201与图3中所示的第一蚀刻掩模200相同。第二蚀刻掩模201具有加固结构290。加固结构290将第一蚀刻开始棱边223与第一横棱边211连接，并且具有布置为与掩模开口210的第一和第二横棱边211、212垂直的棱边。因此，在硅衬底1的各向异性蚀刻中一直侧蚀这些棱边，直至加固结构290悬空(freistehen)。此外，如结合图3所说明的那样，首先侧蚀第一延滞结构270，然后侧蚀三角形基准结构260。

[0062] 第二蚀刻掩模201此外具有另一加固结构292，与加固结构290类似，该另一加固结构将第二延滞结构276的第二蚀刻开始棱边243与第二蚀刻掩模201的第二横棱边212连接，并且同样被侧蚀，直至其悬空。此外，第二蚀刻掩模201具有额外的用于基准结构260、280的加固结构294。在第二蚀刻掩模201的情况下，蚀刻开端区域222、242还包括加固结构290、292、294的棱边。

[0063] 通过加固结构290、292、294来防止，前置结构220、240的部分在成功侧蚀后从第二蚀刻掩模201掉下。

[0064] 为了确保加固结构290、292、294的棱边的侧蚀，这些棱边不必布置为与掩模开口210的第一和第二横棱边211、212垂直。当它们不布置在硅衬底1的{111}平面内时，就已经足够。加固结构290、292、294的棱边也不必像图4中所示那样全部平行地布置。通过不同的强度和相对于横棱边211、212的倾斜，可制造这样的加固结构290、292、294，其中，完全的侧蚀持续不等的时间。

[0065] 在图5中，为了构造空腔100，替代第一蚀刻掩模200或第二蚀刻掩模201，第三蚀刻掩模202布置在硅衬底1上。只要在下面未另作说明，第三蚀刻掩模202与图3中所示的蚀刻掩模200相同。第三蚀刻掩模202的第一前置结构220具有三角形基准结构260和延长的第一延滞结构400。该延长的第一延滞结构400的一端布置在三角形基准结构260的第一角点267上，该延长的第一延滞结构400的另一端布置在掩模开口210的第一横棱边211上。由此，在没有图4中所示的加固结构290、292、294的情况下，也避免了延长的第一延滞结构400从第三蚀刻掩模202掉下。

[0066] 为了能够实现延长的第一延滞结构400的侧蚀，延长的第一延滞结构400的第一棱边401和第二棱边402不布置在硅衬底1的{111}平面内。尤其地，第一基准角264和待构造的第一纵棱边113与延长的第一延滞结构400的第一棱边401之间的第一倾斜角403不是同样大小。那么，在第三蚀刻掩模202的情况下，第一蚀刻开端区域222通过延长的第一延滞结构400的第一棱边401和第二棱边402来限定。第一棱边401和第二棱边402不必如图5中所示那样彼此平行地布置。为了可发生侧蚀，棱边401、402中的至少一个不容许沿着硅衬底1的{111}平面中的一个布置。

[0067] 对于延长的第一延滞结构400的完全侧蚀所必需的持续时间，通过第一倾斜角403和延长的第一延滞结构400的宽度来确定。这些必须这样来选择，使得对于第一前置结构220的整个侧蚀所必需的时间比要完全露出底面115所必需的时间更长。

[0068] 在第三蚀刻掩模202中，第二前置结构240包括延长的第二延滞结构410。延长的第二延滞结构410与延长的第一延滞结构400类似地构造，并且尤其具有第二倾斜角413。第一倾斜角400和第二倾斜角413可以是相同的。第二蚀刻开端区域242通过延长的第二延滞结构410的第一棱边411和第二棱边412来构成。

[0069] 在图6中，为了构造空腔100，替代第一蚀刻掩模、第二蚀刻掩模或第三蚀刻掩模200、201、202，第四蚀刻掩模203布置在硅衬底1上。只要在下面未另作说明，第四蚀刻掩模与图3至5中所示的蚀刻掩模200、201、202相同。

[0070] 第四蚀刻掩模203的第一前置结构300具有第一区段301、第二区段302和第三区段303。第一区段301包括第一长形区域310、第一尖端区域320以及第一基准三角形330和第二基准三角形335。

[0071] 第一长形区域310具有两个侧棱边313。侧棱边313布置为与掩模开口210的横棱边211、212平行。第一长形区域310例如可构造为矩形，第一基准三角形306和第二基准三角形
307例如可构造为直角三角形。第一尖端区域320布置在第一长形区域310的第一侧311上。
在第一长形区域310的对置的第二侧312上构造空腔的第一纵棱边113。基准三角形330、335这样布置，使得其侧中的各一个使第一长形区域310的第二侧312变得更长并且另一侧分别贴靠在第一长形区域310的侧棱边313中的一个上。

[0072] 第四蚀刻掩模203在第一区段301内的所有棱边布置为基本上在硅衬底1的{111}平面内。尤其地，构造为三角形的第一尖端区域320与第一蚀刻掩模200的三角形基准结构260类似地在第一长形区域310的第一侧311上具有第一基准角264和第二基准角265。因此，第一尖端区域320涉及与第一、第二和第三蚀刻掩模200、201、202的三角形基准结构260相似的三角形。同样，第一基准三角形330的第一基准棱边331与腔100的稍后所要构成的第一纵棱边113的夹角是第一基准角264，第二基准三角形335的第二基准棱边336与第一纵棱边
113的夹角是第二基准角265。

[0073] 在各向异性蚀刻中，在第一区段301的所有棱边上不发生任何侧蚀。第一尖端区域320的构造为三角形的第一尖端321充当第一蚀刻开端区域222。从该处出发，在侧蚀方向8上，首先侧蚀第一尖端区域320，接着侧蚀第一长形区域310。

[0074] 第四蚀刻掩模203的第一前置结构300在第二区段302和第三区段303内与第一区段301类似地构造，并且分别具有第二长形区域340或第三长形区域360以及第二尖端区域350或第三尖端区域370。第二尖端区域350布置在第二长形区域340的第一侧341上，而在第二长形区域340的第二侧342上构造第一纵棱边113。在第二区段302内与第一区段301类似地在第一侧蚀方向8上侧蚀第四蚀刻掩模203的第一前置结构300。第二尖端区域350的第二尖端351构成第三蚀刻开端区域225。从第二尖端351出发，在第一侧蚀方向8上，首先侧蚀第二尖端区域350，然后侧蚀第二长形区域340。类似地，在第三区段303内，在第一侧蚀方向8上，首先侧蚀第三尖端区域370，然后侧蚀第三长形区域360。在此，第一、第二和第三区段
301、302、303的侧蚀几乎同时进行，从而，在蚀刻持续时间结束之后构成第一纵棱边113。在此，为了完全构成第一纵棱边113所必需的蚀刻持续时间可如结合图3所说明的那样通过蚀刻前置量221的大小来控制。在第四蚀刻掩模203中，可通过第一、第二和第三长形区段310、
340、360在第一侧蚀方向8上的长度来适配蚀刻前置量221。

[0075] 通过分别彼此独立地侧蚀第四蚀刻掩模203的第一前置结构300的区段301、302、303的方式，如例如通过第四蚀刻掩模203的掉下部分所可能引起的那样，在区段301、302、
303中的一个内的蚀刻过程的干扰仅在第一纵棱边113的与相应区域邻接的部分内作用于这些区段的波纹度(Welligkeit)。因此，总而言之，可实现第一纵棱边113的极小的剩余波纹度。由此可制造空腔100，其开口110呈现出与理想的矩形形状尽量好的近似度。第四蚀刻掩模203也可具有少于或多于所示的三个区段301、302、303。那么，在第一纵棱边113的给定长度下，长形区域310、340、360的宽度要这样来适配，使得整个第一纵棱边通过第四蚀刻掩模203的第一前置结构300来覆盖。长形区域310、340、360构造得越窄，第一纵棱边113的剩余波纹度可越小。相应地，窄的长形区域310、340、360容许制造具有开口110的空腔100，该开口特别接近理想的矩形形状。

[0076] 为了构造第二纵棱边114，第四蚀刻掩模203的第二前置结构305布置为与第四蚀刻掩模203的第一前置结构300对置。在此，第四蚀刻掩模203的第二前置结构305与第四蚀刻掩模203的第一前置结构300类似地划分成多个区段，这些区段分别具有一个尖端区域、一个长形区域以及两个基准三角形。第四蚀刻掩模203的第一和第二前置结构300、305的长形区域布置为与横棱边211、212横向地相对错位，使得第四蚀刻掩模203的第一前置结构300的区段301、302、303构造为与第四蚀刻掩模203的第二前置结构305的区段啮合。第四蚀刻掩模203的第二前置结构305可通过将第四蚀刻掩模203的第一前置结构300旋转180°来制造。

[0077] 基准三角形、例如第一和第二基准三角形330、335防止，第四蚀刻掩模203的处于第一和第二纵棱边113、114上的区域被过早侧蚀。这是由此实现的，即：基准三角形的基准棱边、例如第一和第二基准棱边331、336布置在硅衬底1的{111}平面内。图6中所示的第四蚀刻掩模203的基准三角形没有彼此邻接。由此，例如一直侧蚀在第二基准三角形335与第二区段302的对置的基准三角形之间布置的掩模棱边，直至沿着第二基准三角形335的第二基准棱边336延伸的{111}平面以及沿着第二区段302的相邻基准三角形的相应棱边延伸的{111}平面分别露出至其共同的交线。然后，不再进行任何进一步的侧蚀，直至第四蚀刻掩模203的第一前置结构300的剩余部分一直侧蚀至共同的交线。总之，由此产生纵棱边，其相对于图6中所示的第一纵棱边113在第一侧蚀方向8上从掩模开口210往后移动。

[0078] 图7示出构件700的示意性图示，该构件包括硅衬底1，该硅衬底具有构造在其中的空腔100。

[0079] 除了空腔100以外，在图7的实施方式中，构件700的硅衬底1具有通孔120，所述通孔设置在底面115与硅衬底1的与表面3对置的背侧4之间。通孔120在空腔100的底面115中制造切口710。切口710大致布置在底面115的中心。通过切口710仅部分地移除底面115，使得留下围绕在切口710周围的、由底面115构成的边缘面118。

[0080] 构件700例如可用作用于光学元件——例如平面光学元件、如镜、窗、滤镜或光栅——的载体。在此，该光学元件可处于边缘面118上。通孔120能够实现从硅衬底1的背侧4到该光学元件的光学通路。空腔100的以倾斜角7倾斜的底面115容许光学元件相对于硅衬底1的表面3倾斜地布置。如果构件700实施为没有通孔120，则可在空腔100内布置如下元件，该元件不必从两侧接近，例如镜或光栅。构件700本身也可被用作用于合适的光谱范围的光学元件，例如作为用于红外光谱范围内的电磁辐射的棱镜。

[0081] 图8示出构件700的和布置在硅衬底1的表面3上的蚀刻掩模200的另一种实施方式的示意性剖视图。只要在下面的说明中未给出任何不同，则所示的实施方式与图7的实施方式相同。构件700在硅衬底的背侧4上具有另一空腔1100。这一空腔借助另一蚀刻掩模1200根据与图1至6结合地说明的方法来构造。另一空腔1100的底面1115，如底面115那样，通过硅衬底1的露出的{111}平面来构造。因此，空腔100的底面115和另一空腔1100的底面1115彼此平行地布置并且包围薄的膜片。这一膜片的厚度可通过蚀刻掩模200和另一蚀刻掩模1200在与第一横棱边211和第二横棱边212垂直的方向上的侧向错位而受到影响。与在空腔
100内一样，可在空腔115内布置另一光学元件。在此，另一光学元件可布置在另一空腔1100的底面1115上。既可一侧地在空腔100、1100中的一个内，也可两侧地在空腔100、1100内给构件700装配光学元件，使得既在空腔100内，也在另一空腔1100内，布置有光学元件。

[0082] 替代第一蚀刻掩模200，还可使用第二、第三或第四蚀刻掩模201、202、203。另一蚀刻掩模1200如第一、第二、第三或第四蚀刻掩模200那样地构造。

[0083] 通孔120如与图6和7接合地说明的那样构造，并且在空腔100的底面115与另一空腔1100的底面1115之间延伸。

[0084] 通孔120例如可通过定向的蚀刻过程、例如反应离子深蚀刻(reaktives )来制造。为此，将例如可具有涂漆的另一单侧的蚀刻掩模施加在具有空腔100的硅衬底1上。将蚀刻掩模相应于通孔120地开口。

[0085] 替代地，通孔120可借助如图9的示意性剖面图中所示的方法来构造。图9示出构件700的如图8中所示的实施方式在构造通孔120之前的示意性剖面图。

[0086] 在空腔100的底面115内，构造有第一沟槽122，该沟槽朝向另一空腔1115地延伸到硅衬底1内。在此，沟槽122未穿透另一空腔1100的底面1115。第一沟槽122例如可构造为环形闭合，并且沿着尚待构造的通孔120的轮廓延伸。第一沟槽122例如可通过与图8结合地说明的定向蚀刻过程来制造。

[0087] 从硅衬底1的背侧4，例如同样通过定向的蚀刻过程，构造第二沟槽1122，该沟槽未穿透空腔100的底面115。这一沟槽可构造在硅衬底1的背侧4上，或者，如果硅衬底1如图所示具有另一空腔1100，则构造在该空腔的底面1115内。另一沟槽1122朝向空腔100的底面115地延伸到硅衬底1内。第二沟槽1122相对于第一沟槽122错位。例如可关于所要构造的通孔120向外或向内错位。

[0088] 第一沟槽122和第二沟槽1122分别构造得这样深，使得第二沟槽1122的底部1123比第一沟槽122的底部123更靠近空腔100的底面115。然后，可制造通孔120，其方式是：将硅衬底1的位于第一沟槽122与第二沟槽1122之间的部分2蚀刻移除。为此，可例如使用各向异性蚀刻过程，例如短暂浸入KOH溶液。

[0089] 图10示出用于在构件700的硅衬底1内构造图8中所示的通孔120的另一种方法的示意性图示。在此，硅衬底1具有多个第一沟槽122和第二沟槽1122，所述多个第一沟槽和第二沟槽如与图9结合地说明的那样来构造。沟槽122和1122例如可构造为线状，或者具有同心的环形轮廓或规律的正方形栅格。通孔120可在构造沟槽122、1122后又通过各向异性蚀刻过程来构造，其中，将沟槽122、1122之间的衬底材料移除。

[0090] 图11示出构件700的如图8至10中所示的实施方式在移除蚀刻掩模200和另一蚀刻掩模1200之后的示意性图示。在空腔100内布置有小窗片600。这一小窗片布置在空腔100的底面115上。在此，小窗片靠置在包围通孔120的边缘面118上。小窗片600例如可平面地靠置在边缘面118上。在此，小窗片600可部分地或完全地覆盖通孔120。例如可通过键合过程将小窗片600固定在硅衬底1上。在这种情况下，完全覆盖通孔120的且借助围绕在该通孔120周围的连接装置固定的小窗片600可气密地密封通孔120。

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