RU2300823C2 - Способ изготовления упругого элемента микромеханического устройства - Google Patents
Способ изготовления упругого элемента микромеханического устройства Download PDFInfo
- Publication number
- RU2300823C2 RU2300823C2 RU2005127258/28A RU2005127258A RU2300823C2 RU 2300823 C2 RU2300823 C2 RU 2300823C2 RU 2005127258/28 A RU2005127258/28 A RU 2005127258/28A RU 2005127258 A RU2005127258 A RU 2005127258A RU 2300823 C2 RU2300823 C2 RU 2300823C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- etching
- anisotropic etching
- groove
- flexible member
- windows
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
- Weting (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в технологии изготовления упругих элементов подвеса чувствительных масс микромеханических измерительных устройств. Сущность изобретения: в способе изготовления упругого элемента микромеханического устройства окисляют плоскую пластину из монокристаллического кремния с ориентацией поверхности в плоскости (100), наносят на нее с двух сторон слой фоторезиста, предварительно вскрывают окна в слое фоторезиста при помощи двухсторонней фотолитографии, травят окисел по вскрытым окнам шириной L1 в области формирования упругого элемента и анизотропно травят пластину до промежуточной глубины h. После травления окисла в месте формирования упругого элемента методом анизотропного травления формируют канавку шириной L1 и длиной М до самоторможения, вторично вскрывают окна в окисле для конечного формирования упругого элемента и производят анизотропное травление до получения требуемой толщины упругого элемента H, толщина которого задается по формуле H=(T1-Tcam)V, где Т1 - время травления выступающих углов канавки, Tcam - время формирования канавки, V - скорость анизотропного травления, , . Техническим результатом изобретения является снижение трудоемкости изготовления, повышение точности и качества. 5 ил.
Description
Изобретение относится к области приборостроения и может применяться для изготовления упругих элементов, используемых, в частности, для подвеса чувствительных масс микромеханических измерительных устройств, например кремниевых гироскопов и акселерометров.
Известен способ изготовления упругого элемента из пластины монокристаллического кремния [1], заключающийся в формировании методом фотолитографии с обеих сторон пластины окон, соответствующих размерам упругого элемента, и анизотропного травления на требуемую глубину, вторичного проведения процесса фотолитографии и вторичного анизотропного травления до полного формирования упругого элемента.
Недостатком известного способа является наличие значительных концентраторов напряжения в местах заделки упругих элементов в тело пластины (переход от плоскости (100) к плоскости (111)).
Известен также способ изготовления упругого элемента [2], у которого упругий элемент сформирован предварительным вскрытием окон на ширину L1, дальнейшим втравливанием на глубину, равную полуразности требуемой толщины переходных технологических узлов и толщины упругого элемента b1, вторичным окислением пластины, проведением процесса фотолитографии со вскрытием окон в местах формирования переходных технологических узлов на ширину L2 и вторичным анизотропным травлением до получения требуемой толщины упругого подвеса. Причем должно соблюдаться условие L2-L1>b3-b1, где b3 - толщина пластины.
Недостатком данного способа является проведение повторной операции нанесения фоторезиста, вторичной операции фотолитографии со вскрытием окон с последующим повторным анизотропным травлением. При этом нанесение фоторезиста на уже вытравленный профиль технологически сложная задача, так как при этом фоторезист «скатывается» с острых кромок, образуя «наплывы» во внутренних углах в вытравленном рельефе и при дальнейшей обработке создает нестравленные участки окисла кремния, что приводит при дальнейшем анизотропном травлении к некачественной поверхности, а именно к появлению дефектов упругих элементов. Удаление же нестравленных участков окисла требует проведения дополнительных операций снятия фоторезиста перед операцией вскрытия окон, причем с каждым отдельным кристаллом, что значительно увеличивает трудоемкость изготовления. Другим недостатком является трудность контроля получения заданной толщины упругого элемента, т.к. погрешность предварительного травления (из-за нестабильности температуры и концентрации раствора травления) переходит в окончательную сформированную толщину упругого элемента.
Задачами, на решение которых направлено изобретение, являются снижение трудоемкости изготовления, повышение точности и повышение качества.
Поставленная задача достигается за счет того, что в способе изготовления упругого элемента микромеханического устройства, заключающемся в окислении плоской пластины из монокристаллического кремния с ориентацией поверхности в плоскости (100), нанесении на нее с двух сторон защитного слоя фоторезиста, предварительном вскрытии окон в слое фоторезиста при помощи двухсторонней фотолитографии, травлении окисла по вскрытым окнам шириной L1 в области формирования упругого элемента и выполнении анизотропного травления пластины до промежуточной глубины h, согласно изобретению после травления окисла формируют канавку шириной L1 и длиной М в месте формирования упругого элемента и выполняют ее анизотропное травление до самоторможения, вторично вскрывают окна в окисле для конечного формирования геометрии упругого элемента и производят анизотропное травление до получения требуемой толщины упругого элемента H, толщина которого задается по формуле H=(T1-Tcam)V, где T1 - время травления выступающих углов канавки, Tcam - время формирования канавки, V - скорость анизотропного травления, , .
Отличительными признаками заявленного способа является то, что в процессе фотолитографии предварительно формируют «самотормозящуюся» канавку шириной L1 и длиной М, которая расположена в месте формирования упругого элемента и позволяет с высокой точностью произвести предварительное травление на глубину h, т.к., в отличие от прототипа, глубина зависит только от точности воспроизведения ширины L, что определяется точностью фотолитографии, а не концентрацией травителя и температурой раствора. Другим отличительным признаком является отсутствие вторичного окисления и повторного нанесения фоторезиста на уже предварительно сформированную структуру. Третьим отличительным признаком является то, что толщина упругого элемента в основном определяется точной геометрией канавки и контроль скорости вторичного травления является единственным определяющим фактором в отличие от прототипа, где необходимо точно контролировать предварительное втравливание.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами.
На фиг.1 изображена исходная окисленная пластина монокристаллического кремния.
На фиг.2 изображено окно, сформированное в окисле под канавку.
На фиг.3 изображена канавка, сформированная в пластине монокристаллического кремния.
На фиг.4 изображено окно, сформированное в окисле под второе анизотропное травление.
На фиг.5 изображен сформированный упругий элемент.
На чертежах изображен упругий элемент 1, канавка 2, выступающие углы 3 канавки 2.
Способ реализуется следующим образом. На окисленную пластину 4 монокристаллического кремния с ориентацией плоскости (100) (фиг.1) наносят защитный слой фоторезиста, проводят двухстороннее экспонирование для вскрытия окон 5 в окисле кремния 6 (фиг.2). При этом в месте формирования упругого элемента 1 предусмотрено создание топологии «самотормозящейся» канавки 2 (фиг.3). Далее проводят анизотропное травление. При травлении вначале происходит формирование самотормозящейся канавки 2 (фиг.3) за счет кристаллографических направлений. Затем проводят повторное вскрытие окон 7 по тому же слою окисла 6 (фиг.4) для формирования окончательной геометрии упругого элемента 1 и производят окончательное анизотропное травление во вновь вскрытых окнах 7 (фиг.5). При наличии механических дефектов на поверхности кремниевой пластины 4, роль которых играют выступающие углы 3, и при наличии окисного слоя 6 сверху выступа 3 при анизотропном травлении происходит травление граней с более высокими индексами Миллера с замедлением травления при достижении плоскости травления с более плотной упаковкой атомов, т.е. плоскости (111). Поэтому при анизотропном травлении выступающие углы 3 канавки 2 травятся с удвоенной скоростью по сравнению со скоростью травления самой пластины 4 с ориентацией плоскости (100). Время формирования канавки 2 , где L1 - ширина канавки 2, V - скорость травления монокристаллического кремния в растворе КОН. Время травления выступающих углов 3 канавки 2 до полного формирования требуемой толщины (Н) упругих элементов 1 .
Толщина упругих элементов 1 определяется H=(T1-Tcam)V.
Применение предложенного способа позволяет в широких пределах регулировать жесткость подвеса чувствительной массы микромеханических измерительных приборов (за счет регулирования параметров T1; L1; V), обеспечивает высокое качество поверхности упругого элемента и снижает трудоемкость.
Источники информации
1. Ваганов В.И. Интегральные тензопреобразователи. -М.: Энергоатомиздат, 1983, с.102.
2. А.С. СССР №1708203, кл. Н01L 21/00; 29/84 (прототип).
Claims (1)
- Способ изготовления упругого элемента микромеханического устройства, заключающийся в окислении плоской пластины из монокристаллического кремния с ориентацией поверхности в плоскости (100), нанесении на нее с двух сторон защитного слоя фоторезиста, предварительном вскрытии окон в слое фоторезиста при помощи двухсторонней фотолитографии, травлении окисла по вскрытым окнам шириной L1 в области формирования упругого элемента и анизотропном травлении пластины до промежуточной глубины h, отличающийся тем, что после травления окисла в месте формирования упругого элемента методом анизотропного травления формируют канавку шириной L1 и длиной М до самоторможения, вторично вскрывают окна в окисле для конечного формирования упругого элемента и производят анизотропное травление до получения требуемой толщины упругого элемента H, толщина которого задается по формуле H=(T1-Tcam)V, где T1 - время травления выступающих углов канавки, Tcam - время формирования канавки, V - скорость анизотропного травления, , .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005127258/28A RU2300823C2 (ru) | 2005-08-30 | 2005-08-30 | Способ изготовления упругого элемента микромеханического устройства |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005127258/28A RU2300823C2 (ru) | 2005-08-30 | 2005-08-30 | Способ изготовления упругого элемента микромеханического устройства |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005127258A RU2005127258A (ru) | 2007-03-10 |
RU2300823C2 true RU2300823C2 (ru) | 2007-06-10 |
Family
ID=37992216
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005127258/28A RU2300823C2 (ru) | 2005-08-30 | 2005-08-30 | Способ изготовления упругого элемента микромеханического устройства |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2300823C2 (ru) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2572288C1 (ru) * | 2014-09-30 | 2016-01-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур |
RU2580910C1 (ru) * | 2014-12-15 | 2016-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") | Способ изготовления упругого элемента микромеханического устройства |
RU2601219C1 (ru) * | 2015-08-24 | 2016-10-27 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Способ изготовления микромеханических упругих элементов |
RU2628732C1 (ru) * | 2016-05-20 | 2017-08-21 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Способ формирования монокристаллического элемента микромеханического устройства |
RU2648287C1 (ru) * | 2016-12-27 | 2018-03-23 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Способ изготовления упругих элементов микромеханических датчиков |
RU2770165C1 (ru) * | 2021-08-26 | 2022-04-14 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Способ изготовления упругих элементов из монокристаллического кремния |
-
2005
- 2005-08-30 RU RU2005127258/28A patent/RU2300823C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ВАГАНОВ В.И. Интегральные тензопреобразователи. - М.: Энергоатомиздат, 1983, с.102. * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2572288C1 (ru) * | 2014-09-30 | 2016-01-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур |
RU2580910C1 (ru) * | 2014-12-15 | 2016-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") | Способ изготовления упругого элемента микромеханического устройства |
RU2601219C1 (ru) * | 2015-08-24 | 2016-10-27 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Способ изготовления микромеханических упругих элементов |
RU2628732C1 (ru) * | 2016-05-20 | 2017-08-21 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Способ формирования монокристаллического элемента микромеханического устройства |
RU2648287C1 (ru) * | 2016-12-27 | 2018-03-23 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Способ изготовления упругих элементов микромеханических датчиков |
RU2770165C1 (ru) * | 2021-08-26 | 2022-04-14 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Способ изготовления упругих элементов из монокристаллического кремния |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005127258A (ru) | 2007-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2300823C2 (ru) | Способ изготовления упругого элемента микромеханического устройства | |
DE69732248T2 (de) | Absolutdrucksensor mit schwingendem mikromechanischem balken | |
TWI272671B (en) | Method of forming a cavity by two-step etching and method of reducing dimension of an MEMS device | |
RU2648287C1 (ru) | Способ изготовления упругих элементов микромеханических датчиков | |
RU2539767C1 (ru) | Способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур | |
JPH04506727A (ja) | 基材に少なくとも一つのキャビティを得るためのエッチング方法及びそのような方法により得られた基材 | |
DE102014008872A1 (de) | Struktur und Verfahren für das Kappen-Bonden für die Rückseite absoluter Drucksensoren | |
RU2601219C1 (ru) | Способ изготовления микромеханических упругих элементов | |
RU2572288C1 (ru) | Способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур | |
RU2580910C1 (ru) | Способ изготовления упругого элемента микромеханического устройства | |
RU2628732C1 (ru) | Способ формирования монокристаллического элемента микромеханического устройства | |
RU2211504C1 (ru) | Способ изготовления упругих элементов из монокристаллического кремния | |
JPH04282870A (ja) | 半導体加速度センサの製造方法 | |
RU2662499C1 (ru) | Способ изготовления микромеханических элементов из пластин монокристаллического кремния | |
RU2691162C1 (ru) | Способ формирования глубокопрофилированных кремниевых структур | |
RU2559336C1 (ru) | Способ микропрофилирования кремниевых структур | |
RU2345337C2 (ru) | СПОСОБ КОНТРОЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В КРЕМНИЕВОЙ СТРУКТУРЕ ПЛЕНКА SiO2 - ПОДЛОЖКА Si | |
WO1994005516A1 (en) | Groove width trimming | |
RU2770165C1 (ru) | Способ изготовления упругих элементов из монокристаллического кремния | |
RU2059321C1 (ru) | Способ изготовления упругих элементов из монокристаллического кремния | |
US6285970B1 (en) | Computer simulation method of silicon oxidation | |
RU2680264C1 (ru) | Способ изготовления глубокопрофилированных структур в кремниевой пластине | |
JP2002329899A (ja) | 圧電薄膜素子およびその製造方法 | |
RU2730104C1 (ru) | Способ изготовления профилированных кремниевых структур | |
CN104370266B (zh) | 深沟槽中感应材料的成膜方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180831 |