Issn 2072-0297 Молодой учёный Международный научный журнал Выходит еженедельно №3 (137) / 2017 р е д а к ц и о н н а я к о л л е г и я : Главный редактор
жүктеу/скачать 9,13 Mb. Pdf көрінісі
|
moluch 137 ch1
| .
#3 (137) . January 2017 91 Technical Sciences ленности) свидетельствуют об актуальности данного на- правления исследования. При изготовлении МЭМС-устройств применяются различные методы и технологические операции такие как, легирование, диффузия, травление и многие другие [1]. Для достижения высоких показателей воспроизводимости и точности характеристик изготовленных изделий приме- няются различные методы оптимизации. Например, при изготовлении микроэлектромеханического кольцевого вибрационного микрогироскопа, возникает проблема по- лучения анизотропного профиля канавок вытравлива- емых областей. Для решения данной проблемы можно применить метод плазмохимического травления с исполь- зованием Bosch технологии [2]. При Bosch -травлении используют несколько техно- логических процессов. Один из них это непрерывный, он может производиться в несколько стадий, но в едином ва- куумном цикле. Bosch -технология была запатентована компанией Bosch еще в 1992 году и с тех пор постоянно развивалась и совершенствовалась. Bosch -процесс интересен своими рекордными скоростями анизотропного травления и вы- сокой селективностью материала относительно фоторе- зиста. Это достигается благодаря смешиванию плазмы фтора с плазмой фторуглерода. Исходным компонентом является так называемый элегаз (SF 6 ). Каждая молекула элегаза расщепляется с образованием свободных ради- калов фтора, для пассивации используется октофторци- клобутан (C 4 F 8 ). Травление элегазом можно разделить на стадии: 1. Расщепление молекулы элегаза с образованием свободных радикалов фтора. SF 6 + e — →SF x + F + + 2e (1) 2. Травление полимера ( CF 2 ) n радикалами фтора с об- разованием летучего соединения C x F y . nCF 2 + F → C x F y (газ) (2) 3. После удаления полимера радикалы фтора травят кремний, который удаляется как летучий SiF 4 . Si+ 4 F → SiF 4 (газ) (3) Травление пассивирующего слоя происходит по ре- акции: (CF2) n+2F → CF4T (4) Варьируя временами шагов травления и осаждения можно подобрать индивидуальную комбинацию для полу- чения необходимого профиля, скорости травления и се- лективности. После каждого такого шага на боковых плоскостях канавок образуются шероховатые раковины (скаллопы). Чтобы сделать стенки канавки более глад- кими, нужно минимизировать времена травления и пас- сивации, но что важно и скорость травления при этом уменьшается. Bosch процесс состоит из двух шагов: 1) осаждение полимерного слоя из плазмы C 4 F 8 ; 2) травление в плазме SF 6 . Плазма SF 6 травит полимер на дне, после того как он будет удален, начинается изотропно травиться кремний. Травления полимера на стенах не происходит, потому что для травления полимеров требуются как радикалы, так и ионы. А бомбардировка ионам идет нормально к по- верхности кристалла. За один цикл вытравливается от 0,5 до 1 мкм. Цикл повторяется, пока не будет достигнута нужная глубина травления [3–4]. Идеальное травление кремния — это баланс между количеством полимера на боковых стенках и на дне траншеи и длительности, интен- сивности травления полимера и кремния. Баланс обеспе- чивается только для конкретной топологии маски и глу- бины травления. Изменяя конструкцию или глубину травления, баланс будет уходить от идеального случая. Чтобы понять, как оптимизировать процессы трав- ления, сначала определим, какие параметры можно изме- нить, и как эти параметры влияют на процесс травления. Параметры Bosch процесса: 1. Глобальные параметры: давление в камере, ICP Мощность, процент открытых областей, температура подложки. 2. Параметры шага травления: расход SF 6 , напря- жение смещения, время травления. 3. Параметры осаждения: расход C 4 F 8 , напряжение смещения, время осаждения. Глобальные параметры в основном повлияют на ани- зотропию и концентрацию радикалов, параметры шагов травления и осаждения влияют на толщину осаждаемого полимера и глубину канавок. Маршрут изготовления включает последовательность следующих процессов: 1. Термическое окисление стандартной пластины мо- нокристаллического кремния, толщина диоксида кремния 1,2±0.1 мкм. 2. Формирование рисунка масок диоксида кремния на лицевой стороне пластины (шаблон № 1) и на тыльной стороне методами фотолитографии с двухсторонним со- вмещением и химического травления SiO2. 3. Нанесение пленки сплава АК-1 на лицевую сто- рону, толщина 2±0,1 мкм. 4. Формирование металлической разводки методам оптической фотолитографии и химического травления АК-1 через маску фоторезиста, отжиг. 5. Плазмохимическое травление обратной стороны на глубины 300±10 мкм, лицевой стороны на 100±2 мкм [5]. Для достижения наилучшего результата термическое окисление производилось при комбинации двух методов окисления кремния в среде жидкого и сухого кислорода в три этапа при постоянной температуре нагрева. Оптиче- ский профилометр не измеряет толщину прозрачных (как SiO2) пленок. Толщина слоя SiO 2 определялась по цвету пленки и на оптическом профилометре после формиро- вания ступеньки в слое SiO 2 и напыления непрозрачного слоя Cr-Ni толщиной 0,1 мкм. Значение толщины опре- делялось по цвету, сине-фиолетовый цвет соответствует толщине окисного слоя в 0,9 мкм. Далее поочередно была сформирована маска в окисном слое на обеих сторонах пластины, проведено нанесение металлической разводки на лицевую сторону пластины. |