RU2662499C1 - Способ изготовления микромеханических элементов из пластин монокристаллического кремния - Google Patents
Способ изготовления микромеханических элементов из пластин монокристаллического кремния Download PDFInfo
- Publication number
- RU2662499C1 RU2662499C1 RU2017130929A RU2017130929A RU2662499C1 RU 2662499 C1 RU2662499 C1 RU 2662499C1 RU 2017130929 A RU2017130929 A RU 2017130929A RU 2017130929 A RU2017130929 A RU 2017130929A RU 2662499 C1 RU2662499 C1 RU 2662499C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- elements
- micromechanical
- formation
- etching
- micromechanical elements
- 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
Изобретение относится к области приборостроения и может применяться для изготовления микромеханических элементов, используемых, в частности, для подвеса чувствительных масс микромеханических измерительных устройств, например кремниевых гироскопов и акселерометров, микроигл и т.д. Изобретение обеспечивает снижение трудоемкости изготовления и повышение качества и точности воспроизведения микромеханических элементов. В способе изготовления микромеханических элементов из пластин монокристаллического кремния ориентацией (100) вначале анизотропно травят пластину на глубину для получения требуемой толщины микромеханических элементов, одновременно с вышеуказанными операциями по формированию микромеханических элементов формируют тестовую структуру контрольных элементов, расположенную в зоне микромеханических элементов, формирование проводят на заданную глубину, определяемую математическим выражениями, и при этом формируют шкалы тестовой структуры. 4 ил.
Description
Изобретение относится к области приборостроения и может применяться для изготовления микромеханических элементов, используемых, в частности, для подвеса чувствительных масс микромеханических измерительных устройств, например кремниевых гироскопов и акселерометров, микроигл и т.д.
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 данного способа является сложность контроля режимов травления при использовании установки, предполагающей извлечение пластин из раствора травителя с точно заданной скоростью. При этом на части пластины, извлеченной из раствора, продолжается взаимодействие травящего раствора с кремнием, так как раствор не удаляется с пластины. Это может привести к нарушению воспроизводимой геометрии микромеханических элементов из монокристаллического кремния, что также является недостатком данного способа.
Известен способ изготовления упругих элементов из пластин 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, при этом одновременно с вышеуказанными операциями по формированию упругих элементов формируют контрольный элемент, расположенный вне зоны упругих элементов, причем формирование контрольного элемента проводят до самоторможения на заданную глубину [2].
Недостатком данного способа является то, что контрольный элемент располагают вне зоны формирования микромеханических элементов и контроль травления проводят визуально по травлению контрольного элемента до эффекта самоторможения. Формирование и использование такого способа приводит к снижению точности получаемых в результате травления микромеханических элементов, так как использование пластин кремния диаметрами 100 мм и 200 мм предполагает технологический разброс параметров пластин по ее толщине, а это, в свою очередь, искажает форму травления контрольных элементов. Таким образом, форма контрольного элемента соответствует форме известного способа-прототипа, а при этом формируемый микромеханический элемент не соответствует заданным параметрам.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение трудоемкости изготовления и повышение качества и точности воспроизведения микромеханических элементов.
Поставленная задача достигается за счет того, что в способе изготовления микромеханических элементов из пластин монокристаллического кремния ориентацией (100), заключающемся в том, что вначале после окисления или нанесения на ее обеих сторонах защитной пленки и при дальнейшем формировании слоя фоторезиста и далее вскрытии окон с последующим травлением с учетом анизотропии травления монокристаллического кремния и одновременным формированием контрольных элементов, одновременно с вышеуказанными операциями по формированию микромеханических элементов формируют тестовую структуру контрольных элементов, расположенную в зоне микромеханических элементов, формирование проводят на заданную глубину, определяемую математическими выражениями:
Г=2D, а=Г×2-0,5, 1>Г,
где Г - половина длинны диагонали прямоугольника взаимного расположения контрольных элементов;
D - глубина травления;
а - расстояние от угла прямоугольника взаимного расположения контрольных элементов до соответствующих углов этих элементов;
l - длина стороны контрольных элементов в плоскости [111],
и при этом формируют шкалы тестовой структуры.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3.
На фиг. 1 изображен общий вид тестовой структуры с взаимным расположением шкал тестовой структуры. На фиг. 2 изображен общий вид тестовой структуры с указанием размеров. На фиг. 3 изображен пример выполнения шкалы тестовой структуры.
На фиг. 1 и фиг. 2:
1 - контрольный элемент,
2 - шкалы тестовой структуры.
3 - диагональ прямоугольника взаимного расположения контрольных элементов.
Способ реализуется следующим образом. На пластину монокристаллического кремния с ориентацией плоскости (100) с защитным слоем от анизотропного травления (например, диоксид кремния) наносят слой фоторезиста, проводят экспонирование для вскрытия окон в защитном слое. При этом в местах формирования тестовой структуры предусмотрено создание шкалы тестовой структуры 2 и контрольного элемента 1. Далее через вскрытые окна, ограниченные контурами рисунков шкал тестовой структуры 2 и контрольного элемента 1, проводят анизотропное травление. При раздельном вскрытии окон вначале травлением формируют шкалы тестовой структуры 2, а затем контрольного элемента 1. При одновременном вскрытии окон формирование шкал тестовой структуры 2 и контрольного элемента 1 проводят в одну операцию анизотропного травления.
В качестве примера на фиг. 4 изображена тестовая структура с двумя контрольными элементами 1 в виде параллелограмма. Функционирование тестовой структуры с двумя контрольными элементами 1 в виде параллелограмма осуществляется следующим образом.
При анизотропном травлении через вскрытые окна контрольных элементов 1 на поверхности пластины монокристаллического кремния образуются два расширяющихся контура в виде шестиугольника. При этом d - расстояние от стороны контрольного элемента в плоскости [111] до соответствующей стороны шестиугольника расширяющего контура в процессе травления изменяется от ноля до значения D, при котором смыкаются два шестиугольных контура. Расстояние от стороны контрольного элемента в плоскости [100] до соответствующей стороны шестиугольного расширяющего контура в процессе анизотропного травления изменяется с меньшей скоростью. По соответствующим шкалам тестовой структуры 2 (не показано) удобно контролировать величины травления в плоскостях [111] и [100]. Длина шкалы для контроля в плоскости [111] больше, чем для плоскости [100], а текущая глубина травления равна показанию этой шкалы, деленному на квадратный корень из двух. Контуры рисунков шкал тестовой структуры 2 (не показано) расположены в плоскости [100] и преимущественно на периферии шестиугольных расширяющихся контуров. Шкалы тестовой структуры 2 (не показано) для удобства контроля можно дублировать, но их количество должно быть не менее одной для плоскости [111].
На решение поставленной задачи не влияет форма контрольных элементов 1. Достаточная форма контрольного элемента 1 в виде многоугольника по крайней мере с одной стороной в плоскости [111], например, прямоугольный треугольник, трапеция и т.п.
Источники информации:
1. Ваганов В.И. Интегральные тензопреобразователи. - М., Энергоатомиздат, 1983, с. 102.
2. Патент РФ №2601219.
Claims (7)
- Способ изготовления микромеханических элементов из пластин монокристаллического кремния ориентацией (100), заключающийся в том, что вначале после окисления или нанесения на ее обеих сторонах защитной пленки и при дальнейшем формировании слоя фоторезиста и далее вскрытии окон с последующим травлением с учетом анизотропии травления монокристаллического кремния одновременно формируют контрольные элементы, отличающийся тем, что одновременно с вышеуказанными операциями по формированию микромеханических элементов формируют тестовую структуру контрольных элементов, расположенную в зоне микромеханических элементов, формирование проводят на заданную глубину, определяемую математическими выражениями
- Γ=2D, a=Γ×2-0,5, l>Γ,
- где Γ - половина длины диагонали прямоугольника взаимного расположения контрольных элементов,
- D - глубина травления,
- а - расстояние от угла прямоугольника взаимного расположения контрольных элементов до соответствующих углов этих элементов,
- l - длина стороны контрольных элементов в плоскости [111],
- и при этом формируют шкалы тестовой структуры.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017130929A RU2662499C1 (ru) | 2017-09-01 | 2017-09-01 | Способ изготовления микромеханических элементов из пластин монокристаллического кремния |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017130929A RU2662499C1 (ru) | 2017-09-01 | 2017-09-01 | Способ изготовления микромеханических элементов из пластин монокристаллического кремния |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2662499C1 true RU2662499C1 (ru) | 2018-07-26 |
Family
ID=62981570
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017130929A RU2662499C1 (ru) | 2017-09-01 | 2017-09-01 | Способ изготовления микромеханических элементов из пластин монокристаллического кремния |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2662499C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2695771C1 (ru) * | 2018-12-29 | 2019-07-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Игла" | Способ изготовления микроиглы в интегральном исполнении с внутренними каналами |
RU218310U1 (ru) * | 2022-12-12 | 2023-05-22 | Акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" | Семейство индикаторных меток для контроля толщины монокристаллического кремния в изолированных карманах микросхем с диэлектрической изоляцией |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996008036A1 (en) * | 1994-09-02 | 1996-03-14 | Stichting Voor De Technische Wetenschappen | Process for producing micromechanical structures by means of reactive ion etching |
RU2137249C1 (ru) * | 1998-03-31 | 1999-09-10 | Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет | Способ изготовления микромеханических приборов |
RU2207658C2 (ru) * | 2001-07-09 | 2003-06-27 | ФГУП "НИИ физических измерений" | Способ изготовления микромеханического инерциального чувствительного элемента емкостного типа |
WO2009141194A2 (de) * | 2008-05-23 | 2009-11-26 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur herstellung von vereinzelten, auf einem siliziumsubstrat angeordneten mikromechanischen bauteilen und hieraus hergestellte bauteile |
RU2568977C1 (ru) * | 2014-08-05 | 2015-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Способ защиты углов трехмерных микромеханических структур на кремниевой пластине при глубинном анизотропном травлении |
RU2601219C1 (ru) * | 2015-08-24 | 2016-10-27 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Способ изготовления микромеханических упругих элементов |
-
2017
- 2017-09-01 RU RU2017130929A patent/RU2662499C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996008036A1 (en) * | 1994-09-02 | 1996-03-14 | Stichting Voor De Technische Wetenschappen | Process for producing micromechanical structures by means of reactive ion etching |
RU2137249C1 (ru) * | 1998-03-31 | 1999-09-10 | Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет | Способ изготовления микромеханических приборов |
RU2207658C2 (ru) * | 2001-07-09 | 2003-06-27 | ФГУП "НИИ физических измерений" | Способ изготовления микромеханического инерциального чувствительного элемента емкостного типа |
WO2009141194A2 (de) * | 2008-05-23 | 2009-11-26 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur herstellung von vereinzelten, auf einem siliziumsubstrat angeordneten mikromechanischen bauteilen und hieraus hergestellte bauteile |
RU2568977C1 (ru) * | 2014-08-05 | 2015-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Способ защиты углов трехмерных микромеханических структур на кремниевой пластине при глубинном анизотропном травлении |
RU2601219C1 (ru) * | 2015-08-24 | 2016-10-27 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Способ изготовления микромеханических упругих элементов |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2695771C1 (ru) * | 2018-12-29 | 2019-07-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Игла" | Способ изготовления микроиглы в интегральном исполнении с внутренними каналами |
RU218310U1 (ru) * | 2022-12-12 | 2023-05-22 | Акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" | Семейство индикаторных меток для контроля толщины монокристаллического кремния в изолированных карманах микросхем с диэлектрической изоляцией |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9070622B2 (en) | Systems and methods for similarity-based semiconductor process control | |
RU2662499C1 (ru) | Способ изготовления микромеханических элементов из пластин монокристаллического кремния | |
RU2601219C1 (ru) | Способ изготовления микромеханических упругих элементов | |
RU2300823C2 (ru) | Способ изготовления упругого элемента микромеханического устройства | |
RU2572288C1 (ru) | Способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур | |
RU2648287C1 (ru) | Способ изготовления упругих элементов микромеханических датчиков | |
JPH05263272A (ja) | 微小機械構造部材を製作する方法 | |
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 | |
JPH04282870A (ja) | 半導体加速度センサの製造方法 | |
CN103995022A (zh) | 硅材料顶层硅杨氏模量和残余应力的测试结构及测试方法 | |
RU2628732C1 (ru) | Способ формирования монокристаллического элемента микромеханического устройства | |
RU2437181C1 (ru) | Способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур | |
Bosch-Charpenay et al. | Real-time etch-depth measurements of MEMS devices | |
JP4117195B2 (ja) | 少なくとも1つまたは2つの半導体ウエハを露出するための方法 | |
Yang et al. | A novel technique for measuring etch rate distribution of Si | |
RU2619811C1 (ru) | Способ изготовления элементов с наноструктурами для локальных зондовых систем | |
Dennis et al. | CMOS compatible bulk micromachining | |
JP3762999B2 (ja) | 微細構造形成実験用マスクパターン | |
RU2559336C1 (ru) | Способ микропрофилирования кремниевых структур | |
BG66488B1 (bg) | Метод за изработване на прибори за мемс с електрически елементи в страничните им стени | |
US20160238544A1 (en) | Method of measuring depth of damage of wafer | |
RU159102U1 (ru) | Фотошаблон для определения выхода медленно травящихся кристаллографических плоскостей на кремнии | |
US7762152B2 (en) | Methods for accurately measuring the thickness of an epitaxial layer on a silicon wafer | |
CN104576431A (zh) | 测试结构及其制造方法和牺牲层刻蚀工艺的监控方法 | |
DE102012218845A1 (de) | Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil und mikromechanisches Bauteil |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190902 |