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



Pdf көрінісі
бет108/129
Дата23.11.2022
өлшемі9,13 Mb.
#159594
1   ...   104   105   106   107   108   109   110   111   ...   129
Байланысты:
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

+ e

→SF

+ 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.


«Молодой учёный»


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   104   105   106   107   108   109   110   111   ...   129




©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет