RU2648287C1 - Method of manufacture of elastic elements of micromechanical sensors - Google Patents
Method of manufacture of elastic elements of micromechanical sensors Download PDFInfo
- Publication number
- RU2648287C1 RU2648287C1 RU2016152002A RU2016152002A RU2648287C1 RU 2648287 C1 RU2648287 C1 RU 2648287C1 RU 2016152002 A RU2016152002 A RU 2016152002A RU 2016152002 A RU2016152002 A RU 2016152002A RU 2648287 C1 RU2648287 C1 RU 2648287C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- etching
- elastic elements
- silicon
- protective film
- oxide layer
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/308—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks
Abstract
Description
Изобретение относится к области приборостроения и может применяться при изготовлении упругих элементов, используемых в конструкциях кремниевых чувствительных элементов микромеханических датчиков - акселерометров, гироскопов, датчиков угловой скорости.The invention relates to the field of instrumentation and can be used in the manufacture of elastic elements used in the construction of silicon sensitive elements of micromechanical sensors - accelerometers, gyroscopes, angular velocity sensors.
Известен способ [Патент Российской Федерации №2209489, H01L 21/308, опубл. 27.07.2003] изготовления упругого элемента микромеханического устройства, включающий фотолитографическое нанесение рисунка на исходный кристалл и последующее его анизотропное травление для получения заданной конфигурации упругого элемента. В процессе нанесения рисунка на маске в местах сопряжения упругого элемента с рамкой и чувствительной массой выполняют маскирующие области. В данном способе на исходном фотошаблоне в вышеуказанных местах сопряжения выполняются дополнительно маскирующие области, размер которых определяется глубиной травления и коэффициентом анизотропии. Далее рисунок с фотошаблона с помощью процесса фотолитографии переносится на кристалл. В итоге перед операцией глубокого анизотропного травления на кристалле образуются дополнительные маскирующие области, которые в процессе глубокого анизотропного травления устройства скругляют углы сопряжения упругого элемента с рамкой и чувствительной массой и таким образом ликвидируют концентраторы напряжений упругого элемента.The known method [Patent of the Russian Federation No. 2209489, H01L 21/308, publ. 07.27.2003] manufacturing an elastic element of a micromechanical device, including photolithographic drawing of a pattern on the initial crystal and its subsequent anisotropic etching to obtain a given configuration of the elastic element. In the process of applying a pattern to the mask, masking areas are performed at the interface between the elastic element and the frame and the sensitive mass. In this method, additional masking regions, the size of which is determined by the etching depth and the anisotropy coefficient, are performed on the original photomask in the above mating points. Next, the picture from the photo mask is transferred to the crystal using the photolithography process. As a result, before the operation of deep anisotropic etching, additional masking regions are formed on the crystal, which, during the process of deep anisotropic etching of the device, round the contact angles of the elastic element with the frame and the sensitive mass and thus eliminate stress concentrators of the elastic element.
Недостатком известного способа является наличие концентраторов напряжения во внутренних и на внешних углах рамки кристалла, а также острых граней на рамке кристалла, образующихся после глубокого анизотропного травления, что снижает механическую прочность кристалла.The disadvantage of this method is the presence of voltage concentrators in the internal and external corners of the crystal frame, as well as sharp edges on the crystal frame, formed after deep anisotropic etching, which reduces the mechanical strength of the crystal.
Известен способ [Патент Российской Федерации №2300823, H01L 21/308, опубл. 10.06.2007] изготовления упругого элемента микромеханического устройства, включающий окисление плоской пластины из монокристаллического кремния с ориентацией поверхности в плоскости (100), нанесение на нее с двух сторон защитного слоя фоторезиста, предварительное вскрытие окон в слое фоторезиста при помощи двухсторонней фотолитографии, травление окисла по вскрытым окнам шириной L1 в области формирования упругого элемента и анизотропное травление пластины 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 Н, толщина которого задается по формуле H=(T1-Tcam)⋅V, где Т1 - время травления выступающих углов канавки, Tcam - время формирования канавки, V - скорость анизотропного травления,The known method [Patent of the Russian Federation No. 2300823, H01L 21/308, publ. 06/10/2007] manufacturing an elastic element of a micromechanical device, including oxidation of a single wafer of single-crystal silicon with a surface orientation in the (100) plane, applying a photoresist protective layer on both sides, pre-opening windows in the photoresist layer using double-sided photolithography, etching the oxide by open windows of width L1 in the region of formation of the elastic element and anisotropic etching of the plate to an intermediate depth h. After the etching of the oxide at the place of formation of the elastic element by anisotropic etching, a groove of width L1 and length M is formed until self-braking, the windows in the oxide are opened a second time for the final formation of the elastic element, and anisotropic etching is performed to obtain the required thickness of the elastic element H, the thickness of which is given by the formula H = (T1-Tcam) ⋅V, where T1 is the time of etching of the protruding corners of the groove, Tcam is the time of formation of the groove, V is the speed of anisotropic etching,
В данном способе при анизотропном травлении вначале происходит формирование самотормозящейся канавки за счет кристаллографических направлений. Повторно вскрывают окна по тому же слою окисла для формирования окончательной геометрии упругого элемента и производят окончательное анизотропное травление во вновь вскрытых окнах. При наличии механических дефектов на поверхности кремниевой пластины, роль которых играют выступающие углы, и при наличии окисного слоя сверху выступающих углов при анизотропном травлении происходит травление граней с более высокими индексами Миллера с замедлением травления при достижении плоскости травления с более плотной упаковкой атомов. Поэтому при анизотропном травлении выступающие углы канавки травятся с удвоенной скоростью по сравнению со скоростью травления самой пластины с ориентацией плоскости (100).In this method, with anisotropic etching, the formation of a self-braking groove first occurs due to crystallographic directions. Re-open the windows on the same oxide layer to form the final geometry of the elastic element and produce the final anisotropic etching in the newly opened windows. In the presence of mechanical defects on the surface of the silicon wafer, the protruding corners play a role, and in the presence of an oxide layer on top of the protruding angles during anisotropic etching, faces with higher Miller indices are etched with etching slowing when the etching plane with a denser atom packing is reached. Therefore, during anisotropic etching, the protruding corners of the groove are etched at twice the speed compared to the etching rate of the plate itself with the orientation of the (100) plane.
Недостатком указанного способа является необходимость предварительного формирования «самотормозящейся» канавки шириной L1 и длиной М, которая расположена в области формирования упругого элемента, что предполагает проведение фотолитографии и предварительного травления. Кроме того, из-за разнотолщинности кремниевых пластин возможно формирование упругих элементов разной толщины, что связано с процессами анизотропного травления кремния плоскости (100) - выявлению сходящихся плоскостей (111) - т.е. «самоторможения» канавок. Расположение канавок в области формирования упругих элементов при неизменной ширине L1 и разнотолщинности кремниевой пластины приведет к разнотолщинности получаемых упругих элементов. Вышеперечисленное снижает технологичность изготовления упругого элемента.The disadvantage of this method is the need for preliminary formation of a "self-braking" groove of width L1 and length M, which is located in the region of formation of the elastic element, which involves photolithography and preliminary etching. In addition, due to the thickness of the silicon wafers, it is possible to form elastic elements of different thicknesses, which is associated with the processes of anisotropic etching of the silicon plane (100) - the identification of converging planes (111) - i.e. "Self-braking" of the grooves. The location of the grooves in the region of formation of the elastic elements with a constant width L1 and the thickness difference of the silicon wafer will lead to the thickness variation of the obtained elastic elements. The above reduces the manufacturability of the manufacturing of the elastic element.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ [Патент Российской Федерации №2211504, H01L 21/306, опубл. 27.08.2003] изготовления упругих элементов из монокристаллического кремния путем окисления плоской круглой пластины с ориентацией базовой поверхности в плоскости (100), нанесения на нее защитного слоя фоторезиста, фотолитографии, вскрытия окон в окисном слое в области формирования упругих элементов на определенную ширину с учетом анизотропии травления монокристаллического кремния, анизотропного травления на глубину меньшую, чем необходимо для получения требуемой толщины упругих элементов, изотропного дотравливания до получения требуемой толщины упругих элементов с одновременным формированием галтельных переходов, пластины с определенной величиной клиновидности профиля для анизотропного травления на глубину меньшую, чем необходимо для получения требуемой толщины упругого элемента, подвешивают таким образом, что минимальная толщина находится в верхней части травильного раствора, с последующим одновременным извлечением их со скоростью:Closest to the claimed technical solution is the method [Patent of the Russian Federation No. 2211504, H01L 21/306, publ. 08.27.2003] the manufacture of elastic elements from single-crystal silicon by oxidation of a flat round plate with the orientation of the base surface in the (100) plane, applying a protective layer of photoresist, photolithography, opening windows in the oxide layer in the region of formation of elastic elements to a certain width, taking into account anisotropy etching of single-crystal silicon, anisotropic etching to a depth less than necessary to obtain the required thickness of the elastic elements, isotropic etching to obtain the desired the thickness of the elastic elements with the simultaneous formation of fillet junctions, plates with a certain wedge-shaped profile for anisotropic etching to a depth less than necessary to obtain the required thickness of the elastic element, suspended so that the minimum thickness is in the upper part of the etching solution, with subsequent simultaneous extraction of them with speed:
где υ - скорость извлечения пластин из раствора травителя, d - диаметр исходной кремниевой пластины, TTP - расчетное время травления при максимальной толщине пластины, Т0TP - расчетное время травления при минимальной толщине пластины. В данном способе при изготовлении упругих элементов толщиной 20 мкм из пластины монокристаллического кремния с ориентацией плоскости (100), с диаметром 76 мм, толщиной 0,38 мм и с клином 1 мкм минимальное время травления составляет 6 часов при скорости травления 60 мкм/час. При этом пластины извлекают из раствора травителя со скоростью 1,27 мм/сек. Весь клин пластины составляет 6 мкм, скорость извлечения пластин составляет 0,25 мм/сек.where υ is the rate of extraction of the plates from the etchant solution, d is the diameter of the initial silicon wafer, T TP is the estimated etching time at the maximum plate thickness, T 0TP is the estimated etching time at the minimum plate thickness. In this method, in the manufacture of 20 μm thick elastic elements from a single-crystal silicon wafer with a (100) plane orientation, with a diameter of 76 mm, 0.38 mm thick and with a 1 μm wedge, the minimum etching time is 6 hours at an etching rate of 60 μm / hour. When this plate is removed from the solution of the etchant with a speed of 1.27 mm / sec. The entire wedge of the plate is 6 μm, the plate extraction speed is 0.25 mm / s.
Недостатками данного способа является низкое качество изготовления, связанное со сложностью используемой установки, предполагающей извлечение пластин из раствора травителя с точно заданной скоростью. При таком извлечении пластин из раствора на пластинах продолжается взаимодействие травящего раствора с кремнием, так как раствор не удаляется с пластины. Это может привести к нарушению воспроизводимой геометрии упругих элементов из монокристаллического кремния. Кроме этого, способ предполагает изотропное травление при наличии на поверхности пластины окисного слоя, служащего защитой при анизотропном травлении. При последующем изотропном дотравлении окисный слой будет растворяться, что связано с механизмами растворения окисной пленки в изотропном травителе. При этом может нарушиться поверхность исходной кремниевой пластины за счет ее растравов, что также приведет к снижению качества изготовления упругих элементов.The disadvantages of this method is the low quality of manufacture, associated with the complexity of the installation used, involving the extraction of the plates from the etchant solution at a precisely specified speed. With such extraction of the plates from the solution, the interaction of the etching solution with silicon continues on the plates, since the solution is not removed from the plate. This can lead to a violation of the reproducible geometry of elastic elements made of single-crystal silicon. In addition, the method involves isotropic etching in the presence of an oxide layer on the surface of the plate, which serves as protection during anisotropic etching. Upon subsequent isotropic etching, the oxide layer will dissolve, which is associated with the mechanisms of dissolution of the oxide film in the isotropic etchant. In this case, the surface of the initial silicon wafer may be violated due to its rasters, which will also lead to a decrease in the manufacturing quality of elastic elements.
Целью изобретения является повышение качества изготовления упругих элементов за счет повышения технологичности, обусловленной получением упругих элементов требуемой толщины на кремниевых пластинах анизотропным травлением с устранением концентраторов механических напряжений на всех внутренних и внешних углах формируемых кремниевых структур путем изотропного дотравливания с дополнительной защитой поверхности пластины.The aim of the invention is to improve the manufacturing quality of elastic elements by improving manufacturability due to the production of elastic elements of the required thickness on silicon wafers by anisotropic etching with the elimination of stress concentrators at all internal and external corners of the formed silicon structures by isotropic etching with additional protection of the wafer surface.
Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления упругих элементов из монокристаллического кремния путем окисления плоской круглой пластины с ориентацией базовой поверхности в плоскости (100), нанесения на нее защитного слоя фоторезиста, фотолитографии, вскрытия окон в окисном слое в области формирования упругих элементов на определенную ширину с учетом анизотропии травления монокристаллического кремния, анизотропного травления на глубину для получения требуемой толщины упругих элементов, изотропного дотравливания с одновременным формированием галтельных переходов, согласно изобретению после анизотропного травления удаляют окисный слой, наносят защитную пленку, методом фотолитографии формируют рисунок для изотропного травления, после чего изотропно дотравливают кремний и удаляют защитную пленку. Нанесение защитной пленки на пластину после анизотропного травления на глубину и формирование в ней методами фотолитографии рисунка для изотропного травления позволяет проводить изотропное дотравливание пластин и получать кремниевые структуры, не имеющие концентраторов механических напряжений на всех внутренних и внешних углах с дополнительной защитой поверхности исходной кремниевой пластины, что особенно важно при изготовлении микромеханических датчиков. В этом способе имеются следующие технологические преимущества. При сквозном анизотропном травлении пластины боковые стенки формируемой кремниевой структуры представляют собой наклонные грани - кристаллографические плоскости (111), которые пересекаются между собой под углом 72°, угол пересечения плоскостей (111) с плоскостью (100) исходной пластины составляет 54,7°. Данные углы являются острыми и им свойственно наличие внутренних напряжений, т.е. они выступают в качестве концентраторов механических напряжений. Кроме этого, в качестве концентраторов механических напряжений выступают и внутренние углы формируемых структур.This goal is achieved by the fact that in the method of manufacturing elastic elements of monocrystalline silicon by oxidizing a flat round plate with the orientation of the base surface in the (100) plane, applying a protective layer of photoresist, photolithography, opening windows in the oxide layer in the region of formation of elastic elements to a certain width taking into account the anisotropy of etching of single-crystal silicon, anisotropic etching to a depth to obtain the required thickness of elastic elements, isotropic etching with one TERM forming fillet transitions of the invention after anisotropically etching the oxide layer is removed, a protective film is applied, patterned by photolithography to isotropic etching, and then isotropically dotravlivayut silicon and the protective film is removed. The application of a protective film to the wafer after anisotropic etching to a depth and the formation of a pattern for isotropic etching using photolithography methods allows isotropic etching of wafers and obtaining silicon structures that do not have stress concentrators at all internal and external corners with additional protection of the surface of the original silicon wafer, which especially important in the manufacture of micromechanical sensors. In this method, there are the following technological advantages. During through anisotropic etching of the wafer, the side walls of the formed silicon structure are inclined faces — crystallographic (111) planes that intersect at an angle of 72 °, the angle of intersection of the (111) planes with the (100) plane of the original wafer is 54.7 °. These angles are sharp and they are characterized by the presence of internal stresses, i.e. they act as stress concentrators. In addition, the internal angles of the formed structures also act as concentrators of mechanical stresses.
В способе изготовления кремниевая пластина анизотропно травится до получения требуемой толщины упругих элементов, удаляется окисная пленка, после чего формируется защитная пленка и пластина изотропно дотравливается. При этом происходит травление кремния изотропно во всех направлениях, что позволяет сгладить острые внешние углы формируемых кремниевых структур, а также скруглить внутренние углы с одновременным формированием галтельных переходов. В данном случае формируемые структуры будут иметь закругленные области пересечения плоскостей (111) между собой и с плоскостями (100), внутренние углы структур также будут иметь закругления, т.е. концентраторы механических напряжений отсутствуют.In the manufacturing method, the silicon wafer is anisotropically etched to obtain the desired thickness of the elastic elements, the oxide film is removed, after which a protective film is formed and the wafer is isotropically etched. In this case, silicon is etched isotropically in all directions, which makes it possible to smooth out the sharp external corners of the formed silicon structures, as well as round off the internal corners with the simultaneous formation of fillet transitions. In this case, the formed structures will have rounded regions of intersection of the (111) planes with each other and with the (100) planes, the internal corners of the structures will also have roundings, i.e. stress concentrators are absent.
Защитная пленка на поверхности пластины позволяет исключить ее растравы, т.е. качество поверхности при изотропном травлении не нарушается. Это особенно важно при изготовлении микромеханических датчиков, таких как микромеханические акселерометры, датчики угловой скорости, датчики давления. Указанные датчики содержат кремниевые кристаллы со сформированными методами травления структурами. Кристаллы после травления соединяются со стеклом методами электростатического соединения. При этом качество соединения зависит от качества кремниевой поверхности, предназначенной для соединения, т.е. качество датчика будет определяться качеством поверхности кремниевой пластины после операций травления. В предлагаемом способе защитная пленка химически инертна по отношению к изотропному травителю, в отличие от оксида кремния, получаемому путем термического окисления кремниевых пластин, которому свойственно травление при применении изотропных травителей. Это свойство защитной пленки позволяет сохранить качество поверхности кремниевой пластины при изотропном травлении на уровне начальной полировки пластины, что особенно важно при дальнейших сборочных операциях микромеханических датчиков.The protective film on the surface of the plate eliminates its raster, i.e. surface quality during isotropic etching is not violated. This is especially important in the manufacture of micromechanical sensors, such as micromechanical accelerometers, angular velocity sensors, pressure sensors. These sensors contain silicon crystals with formed etching methods structures. After etching, the crystals are combined with glass by electrostatic bonding methods. The quality of the connection depends on the quality of the silicon surface intended for the connection, i.e. the quality of the sensor will be determined by the surface quality of the silicon wafer after etching operations. In the proposed method, the protective film is chemically inert with respect to the isotropic etchant, in contrast to silicon oxide obtained by thermal oxidation of silicon wafers, which is characterized by etching when using isotropic etchants. This property of the protective film allows you to maintain the quality of the surface of the silicon wafer during isotropic etching at the level of initial polishing of the wafer, which is especially important for further assembly operations of micromechanical sensors.
Удаление окисного слоя необходимо из-за его травления в изотропном травителе в боковом направлении при наличии на его поверхности защитного слоя. При этом возможно появление открытых незащищенных участков кремния, что приведет к их растраву и нарушению поверхности кремния. Получение требуемой толщины упругих элементов анизотропным травлением имеет преимущества перед чисто изотропным травлением, так как в последнем случае наблюдается сильный растрав кремния по всем направлениям, что не приведет к получению заданной геометрии формируемых кремниевых структур, содержащих упругие элементы.Removal of the oxide layer is necessary due to its etching in the isotropic etchant in the lateral direction in the presence of a protective layer on its surface. In this case, the appearance of open unprotected silicon areas is possible, which will lead to their grinding and violation of the silicon surface. Obtaining the required thickness of elastic elements by anisotropic etching has advantages over purely isotropic etching, since in the latter case there is a strong silicon raster in all directions, which will not lead to a given geometry of the formed silicon structures containing elastic elements.
Техническим результатом изобретения является получение упругих элементов требуемой толщины на кремниевых пластинах анизотропным травлением с устранением концентраторов механических напряжений на всех внутренних и внешних углах формируемых кремниевых структур путем изотропного дотравливания с дополнительной защитой поверхности пластины, что позволяет повысить качество изготовления упругих элементов.The technical result of the invention is to obtain elastic elements of the required thickness on silicon wafers by anisotropic etching with the elimination of stress concentrators at all internal and external corners of the formed silicon structures by isotropic etching with additional protection of the wafer surface, which improves the manufacturing quality of elastic elements.
На фиг. 1-5 показана последовательность операций, применяемых для реализации предложенного способа.In FIG. 1-5 shows the sequence of operations used to implement the proposed method.
На фиг. 1 изображена плоская кремниевая пластина 1 с окисным слоем 2. На фиг. 2 показана пластина 1 с окисным слоем 2, анизотропно протравленная на глубину 3 до получения требуемой толщины упругих элементов. На фиг. 3 показана пластина 1, анизотропно протравленная на глубину 3, защитная пленка 4 со сформированным рисунком для изотропного травления. На фиг. 4 показана пластина 1 с защитной пленкой 4 после изотропного травления с одновременным формированием галтельных переходов 5. На фиг. 5 показана пластина 1 после удаления защитной пленки, упругий элемент 6 требуемой толщины.In FIG. 1 shows a flat silicon wafer 1 with an oxide layer 2. FIG. 2 shows a plate 1 with an oxide layer 2, anisotropically etched to a depth of 3 to obtain the desired thickness of the elastic elements. In FIG. 3 shows a plate 1, anisotropically etched to a depth of 3, a protective film 4 with a pattern for isotropic etching. In FIG. 4 shows a plate 1 with a protective film 4 after isotropic etching with the simultaneous formation of fillet junctions 5. In FIG. 5 shows the plate 1 after removing the protective film, the
Пример реализации предложенного способа.An example implementation of the proposed method.
На плоской кремниевой пластине 1 толщиной 300-400 мкм с ориентацией базовой поверхности в плоскости (100) создают окисный слой 2 (фиг. 1), наносят на пластину 1 защитный слой фоторезиста, проводят фотолитографию, вскрывают окна в окисном слое 2 в области формирования упругих элементов на определенную ширину с учетом анизотропии травления монокристаллического кремния, анизотропно травят на глубину 3 для получения требуемой толщины упругих элементов (фиг. 2), при этом толщина упругих элементов может находиться в диапазоне 18-50 мкм, удаляют окисный слой 2, наносят защитную пленку 4 толщиной 0,3-0,5 мкм, например нитрида кремния, методом фотолитографии формируют рисунок для изотропного травления (фиг. 3), при такой толщине защитная пленка 4 обеспечивает возможность изотропного дотравливания до сквозных отверстий без нарушения качества указанной пленки, изотропно дотравливают пластину 1 с защитной пленкой 4 с одновременным формированием галтельных переходов 5 (фиг. 4), при этом устраняются концентраторы механических напряжений на внешних и внутренних углах формируемых кремниевых структур, после чего удаляют защитную пленку 4 с кремниевой пластины 1, при этом формируется окончательный вид упругого элемента 6 (фиг. 5).An oxide layer 2 is created on a flat silicon wafer 1 300-400 μm thick with the base surface orientation in the (100) plane (Fig. 1), a photoresist protective layer is applied to the wafer 1, photolithography is performed, windows in the oxide layer 2 are opened in the region of elastic formation elements to a certain width, taking into account the anisotropy of etching of single-crystal silicon, anisotropically etch to a depth of 3 to obtain the required thickness of the elastic elements (Fig. 2), while the thickness of the elastic elements can be in the range of 18-50 microns, the oxide layer is removed st 2, a protective film 4 is applied with a thickness of 0.3-0.5 μm, for example silicon nitride, a photolithography method forms an isotropic etching pattern (Fig. 3), with this thickness the protective film 4 provides the possibility of isotropic etching to the through holes without compromising quality the specified film, isotropically etch the plate 1 with the protective film 4 with the simultaneous formation of fillet transitions 5 (Fig. 4), while eliminating the stress concentrators at the external and internal corners of the formed silicon structures, le which is removed a protective film 4 of a silicon wafer 1, thereby forming the final form of the elastic member 6 (FIG. 5).
Таким образом, предлагаемое избретеие позволяет получать упругие элементы требуемой толщины на кремниевых пластинах анизотропным травлением с устранением концентраторов механических напряжений на всех внутренних и внешних углах формируемых кремниевых структур путем изотропного дотравливания с дополнительной защитой поверхности пластины.Thus, the proposed election makes it possible to obtain elastic elements of the required thickness on silicon wafers by anisotropic etching with the elimination of stress stress concentrators at all internal and external corners of the formed silicon structures by isotropic etching with additional protection of the wafer surface.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016152002A RU2648287C1 (en) | 2016-12-27 | 2016-12-27 | Method of manufacture of elastic elements of micromechanical sensors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016152002A RU2648287C1 (en) | 2016-12-27 | 2016-12-27 | Method of manufacture of elastic elements of micromechanical sensors |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2648287C1 true RU2648287C1 (en) | 2018-03-23 |
Family
ID=61708072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016152002A RU2648287C1 (en) | 2016-12-27 | 2016-12-27 | Method of manufacture of elastic elements of micromechanical sensors |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2648287C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2691162C1 (en) * | 2018-11-19 | 2019-06-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Method of forming deeply profiled silicon structures |
| RU2698486C1 (en) * | 2018-11-21 | 2019-08-28 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Method for manufacturing of integral converters |
| RU2730104C1 (en) * | 2019-12-20 | 2020-08-17 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Method of profiled silicon structures manufacturing |
| RU2770165C1 (en) * | 2021-08-26 | 2022-04-14 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Method for manufacturing elastic elements from single-crystal silicon |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5051379A (en) * | 1989-08-16 | 1991-09-24 | International Business Machines Corporation | Method of producing micromechanical sensors for the AFM/STM profilometry and micromechanical AFM/STM sensor head |
| WO1996008036A1 (en) * | 1994-09-02 | 1996-03-14 | Stichting Voor De Technische Wetenschappen | Process for producing micromechanical structures by means of reactive ion etching |
| RU2211504C1 (en) * | 2002-07-25 | 2003-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего и послевузовского образования Нижегородский государственный технический университет | Method for producing flexible components from single-crystalline silicon |
| US7052623B1 (en) * | 1998-10-15 | 2006-05-30 | Robert Bosch Gmbh | Method for processing silicon using etching processes |
| RU2300823C2 (en) * | 2005-08-30 | 2007-06-10 | Открытое акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") | Method for manufacturing flexible member of micromechanical device |
| RU2580910C1 (en) * | 2014-12-15 | 2016-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") | Method of making elastic element of micromechanical device |
-
2016
- 2016-12-27 RU RU2016152002A patent/RU2648287C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5051379A (en) * | 1989-08-16 | 1991-09-24 | International Business Machines Corporation | Method of producing micromechanical sensors for the AFM/STM profilometry and micromechanical AFM/STM sensor head |
| WO1996008036A1 (en) * | 1994-09-02 | 1996-03-14 | Stichting Voor De Technische Wetenschappen | Process for producing micromechanical structures by means of reactive ion etching |
| US7052623B1 (en) * | 1998-10-15 | 2006-05-30 | Robert Bosch Gmbh | Method for processing silicon using etching processes |
| RU2211504C1 (en) * | 2002-07-25 | 2003-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего и послевузовского образования Нижегородский государственный технический университет | Method for producing flexible components from single-crystalline silicon |
| RU2300823C2 (en) * | 2005-08-30 | 2007-06-10 | Открытое акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") | Method for manufacturing flexible member of micromechanical device |
| RU2580910C1 (en) * | 2014-12-15 | 2016-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") | Method of making elastic element of micromechanical device |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2691162C1 (en) * | 2018-11-19 | 2019-06-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Method of forming deeply profiled silicon structures |
| RU2698486C1 (en) * | 2018-11-21 | 2019-08-28 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Method for manufacturing of integral converters |
| RU2730104C1 (en) * | 2019-12-20 | 2020-08-17 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Method of profiled silicon structures manufacturing |
| RU2770165C1 (en) * | 2021-08-26 | 2022-04-14 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Method for manufacturing elastic elements from single-crystal silicon |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2648287C1 (en) | Method of manufacture of elastic elements of micromechanical sensors | |
| US6547973B2 (en) | Fabrication of suspended structures using a sacrificial layer | |
| CN100562484C (en) | A kind of cantilever beam structures, preparation method and application | |
| RU2601219C1 (en) | Method of making micromechanical elastic elements | |
| US7122395B2 (en) | Method of forming semiconductor devices through epitaxy | |
| CN108089426A (en) | For the flexible bar type part and its manufacturing method of clock and watch | |
| US5316618A (en) | Etching method for obtaining at least one cavity in a substrate | |
| RU2300823C2 (en) | Method for manufacturing flexible member of micromechanical device | |
| DE102014008872A1 (en) | Structure and method for cap bonding for the back of absolute pressure sensors | |
| US11524893B2 (en) | Method for manufacturing micromechanical structures in a device wafer | |
| US20060113644A1 (en) | Method for reducing harmonic distortion in comb drive devices | |
| JP4146850B2 (en) | Manufacturing method of vertical step structure | |
| RU2572288C1 (en) | Method of manufacturing deep profiled silicon structures | |
| RU2628732C1 (en) | Method for forming monocrystalline element of micromechanical device | |
| RU2580910C1 (en) | Method of making elastic element of micromechanical device | |
| KR100817813B1 (en) | A method for fabricating a micro structures with multi differential gap on silicon substrate | |
| CN107265394B (en) | Front release technology of suspended microstructure | |
| RU2211504C1 (en) | Method for producing flexible components from single-crystalline silicon | |
| RU2770165C1 (en) | Method for manufacturing elastic elements from single-crystal silicon | |
| JP2016030305A (en) | Electronic device and manufacturing method | |
| RU2662499C1 (en) | Micro-mechanical elements from the mono-crystalline silicon plates manufacturing method | |
| RU2691162C1 (en) | Method of forming deeply profiled silicon structures | |
| RU2730104C1 (en) | Method of profiled silicon structures manufacturing | |
| Ma et al. | A triple-layer protection process for high-aspect-ratio silicon micromachining by DRIE of SOI substrates | |
| RU2003122544A (en) | METHOD FOR PRODUCING AN ELASTIC ELEMENT OF A MICROMECHANICAL DEVICE |