本发明涉及一种用于制造金刚石电极的方法以及一种可根据该方法制造的金刚石电极。
背景技术：
目前金刚石电极尤其使用在多个不同的应用中。目前在处理器制造中施加具有金银丝结构(filigranestruktur)的多个不同层。为了保证按照规定的功能性，必须有规律地清洁和处理待涂覆的表面。平均对每个要施加的层实施两次到三次清洁和表面处理过程。在此，不同类型的污染必须通过不同类型的清洁液体移除。针对有机污染例如使用经臭氧处理的水，而为了移除布置在表面上的颗粒使用阴极水。阳极水例如用于移除金属污染。为了移除表面残留污染，也可以使用专门的、包含稀释的氢氟酸和臭氧的阳极水。
为了制造所有所述清洁溶液，目前可以在相应电极布置中使用金刚石电极。
金刚石电极可以由大量的金刚石单晶组成，然而在该构型中是非常昂贵的。因此由现有技术已知，金刚石电极由基底材料制造，该基底材料涂覆有薄的金刚石层。在此，作为基底材料经常使用金属，由此用于制造不同清洁溶液所需的电流可以良好地导至电极表面。
然而不利的是，仅涂覆以金刚石层的金属电极含有在清洁溶液中出现金属污染的危险。此外，金属材料在所需要的精确度方面仅能够以非常费事的方法来加工，所述方法相应地是成本高的。
技术实现要素：
因此，本发明的任务是，提出一种用于制造金刚石电极的方法，该方法是成本有利的并且是可以精确实施的并且也适用于制造大批量的金刚石电极。
本发明通过一种用于制造金刚石电极的方法解决所提出的任务，该方法具有以下步骤：
a)提供由硅组成的基体，该基体的尺寸大于要制造的金刚石电极的尺寸，
b)在基体的表面中蚀刻至少一个凹部，
c)将额定断裂部位(sollbruchstelle)引入到基体中，
d)向基体覆以金刚石层，
e)将金刚石电极从基体中沿着额定断裂部位折断出。
令人吃惊地已经表明，硅适合作为用于金刚石电极基体的材料，尽管硅作为半导体具有带隙。该带隙通常尤其在小电压时阻碍电流流动，以至于硅最初看起来不适合作为基底材料。已知的是，硅的传导性通过掺杂来提升。然而这样高掺杂的硅只能够非常差地承受受控制的蚀刻过程，以至于传导性的改进导致可加工性的退化。然而令人吃惊的是不需要这种掺杂。已证实，在基体外侧施加的金刚石涂层足够用于传输所需的电流。通过该令人吃惊的认知，现在可以使用由半导体技术已知的加工和制造工艺，所述加工和制造工艺已经高度地优化并且适用于批量生产。
有利地，首先将二氧化硅(sio2)粘附层施加到由硅组成的基体上，该二氧化硅粘附层大约50nm厚。所述二氧化硅粘附层作为用于要在该二氧化硅粘附层上施加的绝缘层的粘附剂使用，该绝缘层例如可以150nm厚并且优选由氮化硅(si3n4)组成。在该绝缘层上以已知的方法施加光活性层，该光活性层随后被曝光。这可以通过传统的方法进行，例如作为掩膜曝光方法由本领域技术人员已知。
通过同样已知的离子蚀刻方法移除绝缘层和粘附层，使得在被曝光的位置上可自由地触及基体的材料。这一切都有助于在方法步骤b)中的真正的蚀刻方法的装置。所述蚀刻本身有利地通过钾碱液(koh)进行。然后将所施加的粘附层和绝缘层的剩余部分移除。这例如可以通过以稀释的氢氟酸(hf)蚀刻实现。在蚀刻过程结束之后，在该基体被覆以金刚石层之前将额定断裂部位引入到基体中。在向基体覆以金刚石层之后，基体沿着该额定断裂部位断裂。在此，可以同时由同一基体制造一个或多个金刚石电极，由此简化批量生产并且可成本更有利地实施相应的制造方法。
有利地，基体是硅单晶。这种单晶目前例如在半导体工业中大量使用并且在市场上可相应成本有利地得到。
在优选构型中，所述至少一个凹部具有至少一个侧壁，该侧壁沿着基体的预先确定的晶面走向。已证明，在硅单晶中的不同晶格平面具有不同的蚀刻速度。因此例如对于单晶的硅已确知，(111)平面可以比(100)平面蚀刻得大约慢400倍。以该方式能够蚀刻侧壁，所述侧壁具有由所使用材料的晶体结构明确预给定的倾角并且因此能够以特别简单的方式非常精确地制造。
优选地，所述至少一个凹部具有多个、优选四个侧壁，这些侧壁中的多个侧壁、有利地所有侧壁沿着预先确定的晶面走向。以该方式不仅能够制造侧壁的倾角，而且能够简单和精确地制造所述倾角。
已证实为有利的是，预先确定的晶面是<111>平面。现在通过该记号描述晶体结构的空间对角平面的集合。因此，所提到的晶面中的任何晶面是八个可能的空间对角平面中的一个。硅单晶处于金刚石结构中，即位于立方面心晶格中。因此，所述八个空间对角平面在结晶学上时等值的。因此可能的是，通过蚀刻过程也如此制造凹部的沿不同方向走向的侧壁，使得所述侧壁沿这些平面走向。
已证实为有利的是，所述至少一个凹部形成穿过基体的贯通口。以该方式，所述贯通口之后可以通过要由电极电化学处理的液体良好地冲洗。此外，尤其在下侧(贯通口通过蚀刻从上侧出发在该下侧上结束)上产生尖锐的棱边，所述棱边具有非常小的曲率半径。因此，在该位置上发生电化学处理和在此出现的反应的至少大部分。如果所述至少一个凹部构造为贯通口，那么适用于电化学处理的液体也可以在该位置处容易地沿着所述贯通口流动。
优选地，将多个凹部同时蚀刻到基体的表面中，这些凹部特别有利地一致地构造。
在所述方法的优选构型中，额定断裂部位被锯到基体中。因此，所述额定断裂部位尤其由必要时剧烈的厚度减小部组成。已证实为有利的是，基体在额定断裂部位上的厚度减小到在引入额定断裂部位之前的基体厚度的最高30％、有利地最高20％、特别有利地最高10％。剩余厚度越小，金刚石电极之后能够越简单地从基体折断出。但是对于制造过程期间的震动和撞击的敏感性增加。
优选地，在基体被覆以金刚石层之前，使基体的厚度减小到预先确定的值。已证实为有利的是，基体直到该时间点以相应于通常在半导体技术中所使用的厚度受处理。以该方式可以使用对于半导体技术优化的方法和为了实施所述方法所需的装置和机器，而不需要昂贵的新开发、专门定制或其他要求。然而必要时需要这样的金刚石电极：该金刚石电极的厚度小于基体原始存在的厚度。在该情况下可以将所述厚度全面地减小为预先确定的值。这例如可以通过磨削方法实现。
此外，本发明通过能够根据这里所描述方法中的任一方法制造的金刚石电极来解决所提出的任务。
附图说明
下面借助于附图详细阐述本发明的实施例。
附图示出：
图1在实施根据本发明的第一实施例的方法时的不同阶段，
图2多个还未分离的金刚石电极，和
图3金刚石电极的放大断面。
具体实施方式
图1示出在实施根据本发明的第一实施例的方法时的不同步骤。在示出的实施例中，首先将光活性层4施加到基体2上。之前可能必须将其他层、例如由二氧化硅(sio2)组成的粘附层和/或将绝缘层施加到由硅组成的基体2上，该绝缘层有利地由氮化硅(si3n4)组成。这些层根据所使用的光活性层而定是必需的或有利的，然而出于概要性原因在图1中未示出。具有在其上施加的光活性层4的基体2在图1的左上图中示出。
在下面示出的图中，光活性层4例如通过曝光来加工。因此，所述光活性层具有缺口6，在该缺口中可自由触及基体2的表面8。
在图1的左下示图中示出在将至少一个凹部10蚀刻到基体2中之后的情况。这例如可以借助于钾碱液(koh)实现。基于由硅组成的基体2的特殊性能，凹部10具有侧壁12，所述侧壁沿着预先确定的晶面走向。在硅的情况下，不同的晶面可以容易地通过蚀刻有区别地移除。因为侧壁12沿着预先确定的晶面延伸，侧壁12相对于基体2的上侧8或相对置的下侧围成的倾角可以非常精确地制造并且再现。在示出的实施例中，凹部10是贯通的并且因此产生穿过基体2的贯通口14。
在下一个方法步骤中(该方法步骤的结果在图1右上方示出)，移除在基体2上所施加的层。这例如可以通过以稀释的氢氟酸(hf)的蚀刻过程实现。对此附加地，可以将基体2的、通过表面8和相对置的下侧16之间的间距限定的高度或厚度减小到所期望的尺度。这例如可以通过磨削装置进行。
然后，在基体2中引入额定断裂部位18，从而得到在图1的右侧中间示图所示出的图。额定断裂部位18例如可以作为凹部锯到基体2的表面8中，使得只剩余保留由基体2的硅组成的小的接片20。在该步骤之后才有利地向基体2覆以金刚石层。这通过现有技术中传统的和已知的方法实现。然后可以分离金刚石电极22，其方式是，使额定断裂部位18处的接片20断裂。由此折断出并且分离金刚石电极22。
图2示出八个金刚石电极22的示图，所述八个金刚石电极还未分离。已描述的方法步骤例如可以在一个硅晶片上实施，该硅晶片例如可以具有200mm的直径。由这样一个晶片可以造多个电极，所述电极在最后的方法步骤中才分离，其方式是，使额定断裂部位18折断。在图2中看出，所示出的金刚石电极中的每个金刚石电极具有多个凹部10。在示出的实施例中，所有金刚石电极22构造有相同数量和布置的凹部10。这可能是有利的，但不是必须的。完全有可能的是，对于不同的金刚石电极22设置不同定位和数量的凹部10，这例如能够以特别简单的方式实现，其方式是，使用用于曝光光活性层4的不同掩膜。额定断裂部位18已位于图2中示出的金刚石电极22之间，所述额定断裂部位已被锯入或者以其他方式引入到晶片的表面中。基体2可以沿着该额定断裂部位18被折断并且各个金刚石电极22被分离。
图3示出金刚石电极22的表面8的俯视图的放大局部。示出的是三个凹部10，这些凹部分别具有四个侧壁12，这些侧壁通过蚀刻凹部10产生。在图3中示出的实施例中，凹部10如此深，以至于所述凹部形成贯通口14，该贯通口在侧壁12之间的中央示出。侧壁12沿着硅单晶的预先确定的晶面延伸，该硅单晶有利地作为用于金刚石电极22的基体2使用。因此，倾角可以非常精确并且能再现地制造，使得也能够以非常简单但是准确的方式实现电极大批量的生产和制造。
附图标记列表
2基体
4光活性层
6缺口
8表面
10凹部
12侧壁
14贯通口
16下侧
18额定断裂部位
20接片
22金刚石电极