RU2680264C1 - Способ изготовления глубокопрофилированных структур в кремниевой пластине - Google Patents
Способ изготовления глубокопрофилированных структур в кремниевой пластине Download PDFInfo
- Publication number
- RU2680264C1 RU2680264C1 RU2017143304A RU2017143304A RU2680264C1 RU 2680264 C1 RU2680264 C1 RU 2680264C1 RU 2017143304 A RU2017143304 A RU 2017143304A RU 2017143304 A RU2017143304 A RU 2017143304A RU 2680264 C1 RU2680264 C1 RU 2680264C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- etching
- mask
- silicon
- thickness
- depth
- Prior art date
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 28
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 25
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 36
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000001459 lithography Methods 0.000 claims abstract description 6
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims description 23
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 12
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
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 potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к приборостроению, конкретно к способам изготовления кремниевых чувствительных элементов микромеханических гироскопов и акселерометров. Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении точности микромеханических гироскопов и акселерометров. Технический результат достигается за счет создания способа изготовления глубопрофилированных структур в кремниевой пластине, в котором после формирования методом литографии маски для травления с одной стороны подложки «сухое» травление через маску осуществляют на глубину 90-95% толщины пластины, затем удаляют маску, формируют сплошной слой оксида кремния на вытравливаемой стороне пластины, после чего осуществляют анизотропное травление с обратной стороны пластины на глубину 15-20% толщины и удаляют слой оксида кремния. 5 ил.
Description
Изобретение относится к приборостроению, конкретно, к способам изготовления кремниевых чувствительных элементов микромеханических гироскопов и акселерометров.
Известен способ [1] изготовления глубокопрофильных кремниевых структур путем изотропного травления исходной пластины
монокристаллического кремния.
Недостатком известного способа является низкая точность изготовления конструктивных элементов микромеханических приборов, обусловленная зависимостью скорости травления от внешних условий и концентрации травителя, и также наличие значительных боковых подтравов из-за изотропного травления, т.к. скорость травления при реализации способа равномерна во всех направлениях, что в результате приводит к снижению точности микромеханических гироскопов и акселерометров.
Известен способ [2] изготовления чувствительного элемента микромеханического устройства, заключается в нанесении с обеих сторон пластины защитной маски, формировании окон и локальном анизотропном травлении кремния в окнах этой маски.
Недостатком способа является низкая точность изготовления конструктивных элементов микромеханических приборов, обусловленная наличием искажения профиля микромеханических элементов из-за погрешности при формировании окон в маске с обеих сторон пластины, что в результате приводит к снижению точности микромеханических гироскопов и акселерометров.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ [3] изготовления глубокопрофилированных структур в кремниевых пластинах, включающий очистку пластин, формирование методом литографии маски для травления с одной стороны подложки, сплошного «стоп-слоя» с обратной стороны подложки, «сухое» травление через маску до «стоп-слоя», удаление маски и «стоп-слоя».
Недостатком данного способа является низкая точность изготовления конструктивных элементов микромеханических приборов из-за отклонения профиля травления вблизи границы кремний-«стоп-слой», обусловленного кинематикой плазмохимического травления кремния в индуктивно-связанной плазме и неоднородностью подтравливания по периметру чувствительного элемента из-за разнотолщинности пластины, что в результате приводит к снижению точности микромеханических гироскопов и акселерометров.
Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении точности микромеханических гироскопов и акселерометров.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание способа изготовления глубокопрофилированных структур в кремниевой пластине, обеспечивающего изготовление кремниевых чувствительных элементов с точными геометрическими параметрами.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе изготовления глубокопрофилированных структур в кремниевых пластинах, заключающемся в очистке пластины, формировании методом литографии маски для травления с одной стороны подложки и сплошного «стоп-слоя» с обратной стороны подложки, осуществлении «сухого» травления через маску до «стоп-слоя», удалении маски и «стоп-слоя», согласно изобретению, после формирования методом литографии маски для травления с одной стороны подложки «сухое» травление через маску осуществляют на глубину 90-95% толщины пластины, затем удаляют маску, формируют сплошной слой оксида кремния на вытравливаемой стороне пластины, после чего осуществляют анизотропное травление с обратной стороны пластины на глубину 15-20% толщины и удаляют слой оксида кремния.
Отличительным признаком заявленного изобретения является осуществление анизотропного травления с обратной стороны пластины на 15-20% толщины после завершения «сухого» травления на глубину 90-95% толщины пластины, удаления маски и формирования сплошного слоя оксида кремния на выстравливаемой стороне пластины, что в результате позволяет получить глубокопрофилированную структуру с ровными боковыми стенками без зоны неоднородного травления.
На фиг. 1 изображена маска, сформированная методом литографии.
На фиг. 2 изображена кремниевая пластина после осуществления «сухого» травления через маску на глубину 90-95% толщины пластины.
На фиг. 3 изображен слой оксида кремния, нанесенный на вытравленную сторону кремниевой пластины.
На фиг. 4 изображена кремниевая пластина после осуществления анизотропного травления с обратной стороны кремниевой пластины на глубину 15-20% толщины пластины.
На фиг. 5 изображена глубокопрофилированная кремниевая структура после удаления слоя оксида кремния.
Заявленный способ реализуется следующим образом.
Как показано на фиг. 1 на кремниевой пластине (1) толщиной h=0.380 мм, методом фотолитографии формируют окна для травления, затем осуществляют «сухое» травление кремниевой пластины (1) на глубину 90-95% толщины кремниевой пластины (1), например, на глубину h1=0.355 мм. В результате «сухого» травления формируются углубления (3) и зоны (4) неоднородного травления, как показано на фиг. 2. Затем, как показано на фиг. 3, на вытравливаемой стороне кремниевой пластины (1) формируют сплошной слой (5) оксида кремния, необходимый для травления в анизотропном щелочном травителе КОН на требуемую глубину. Затем осуществляют анизотропное травление обратной стороны (6) кремниевой пластины (1) на глубину 15-20% толщины кремниевой пластины, например на глубину h2=0.066 мм, как показано на фиг. 4. После анизотропного травления с обратной стороны (6) кремниевой пластины, в результате которого происходит удаление зон (4) неоднородности травления, формируется глубокопрофилированная кремниевая структура (7), толщина которой составляет h3=0.314 мм, как показано на фиг. 5. Затем осуществляют удаление слоя (5) оксида кремния.
В результате применения описанного способа изготовлены глубокопрофилированные структуры резонатора микромеханического гироскопа, у которых отсутствует зона неоднородного травления, что в итоге привело к повышению точности микромеханического гироскопа на 50% по сравнению с аналогами за счет того, что при изготовлении конструктивных элементов на кремниевой пластине толщиной не более 0.380 мм, точность воспроизведения угловых размеров конструктивных элементов составила не более 1 градуса, а их линейные размеры составили не более 0.002 мм.
Источники информации
1. Травление полупроводников [сборник статей]. Пер. с англ. С.Н. Горина. М.: Мир, 1965.
2. Обухов В.И., Технология интегральных измерительных преобразователей. - Нижегород. гос. техн. ун-т, Н. Новгород 1994.
3. Григорьев Ф.И., Плазмохимическое и ионно-химическое травление в технологии микроэлектроники. Учебное пособие / Московский государственный институт электроники и математики. М. 2003.
Claims (1)
- Способ изготовления глубокопрофилированных структур в кремниевых пластинах, заключающийся в очистке пластины, формировании методом литографии маски для травления с одной стороны подложки и сплошного «стоп-слоя» с обратной стороны подложки, осуществлении «сухого» травления через маску до «стоп-слоя», удалении маски и «стоп-слоя», отличающийся тем, что после формирования методом литографии маски для травления с одной стороны подложки «сухое» травление через маску осуществляют на глубину 90-95% толщины пластины, затем удаляют маску, формируют сплошной слой оксида кремния на вытравливаемой стороне пластины, после чего осуществляют анизотропное травление с обратной стороны кремниевой пластины на глубину 15-20% толщины кремниевой пластины и удаляют слой оксида кремния.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017143304A RU2680264C1 (ru) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | Способ изготовления глубокопрофилированных структур в кремниевой пластине |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017143304A RU2680264C1 (ru) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | Способ изготовления глубокопрофилированных структур в кремниевой пластине |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2680264C1 true RU2680264C1 (ru) | 2019-02-19 |
Family
ID=65442726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017143304A RU2680264C1 (ru) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | Способ изготовления глубокопрофилированных структур в кремниевой пластине |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2680264C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6284666B1 (en) * | 2000-05-31 | 2001-09-04 | International Business Machines Corporation | Method of reducing RIE lag for deep trench silicon etching |
| US6780337B2 (en) * | 2001-12-17 | 2004-08-24 | Infineon Technologies Ag | Method for trench etching |
| RU2437181C1 (ru) * | 2010-08-20 | 2011-12-20 | Открытое акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") | Способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур |
| RU2539767C1 (ru) * | 2013-10-03 | 2015-01-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МИЭТ" | Способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур |
| RU2572288C1 (ru) * | 2014-09-30 | 2016-01-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур |
| RU2629926C1 (ru) * | 2016-06-15 | 2017-09-04 | Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") | Способ изготовления сквозных металлизированных микроотверстий в кремниевой подложке |
-
2017
- 2017-12-11 RU RU2017143304A patent/RU2680264C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6284666B1 (en) * | 2000-05-31 | 2001-09-04 | International Business Machines Corporation | Method of reducing RIE lag for deep trench silicon etching |
| US6780337B2 (en) * | 2001-12-17 | 2004-08-24 | Infineon Technologies Ag | Method for trench etching |
| RU2437181C1 (ru) * | 2010-08-20 | 2011-12-20 | Открытое акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") | Способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур |
| RU2539767C1 (ru) * | 2013-10-03 | 2015-01-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МИЭТ" | Способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур |
| RU2572288C1 (ru) * | 2014-09-30 | 2016-01-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур |
| RU2629926C1 (ru) * | 2016-06-15 | 2017-09-04 | Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") | Способ изготовления сквозных металлизированных микроотверстий в кремниевой подложке |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6235023B2 (ja) | シリコンエッチング法 | |
| US20150309474A1 (en) | Process for manufacturing a strengthened timepiece component and corresponding timepiece component and timepiece | |
| JP6847500B2 (ja) | 低雑音生体分子センサ | |
| RU2539767C1 (ru) | Способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур | |
| US7976714B2 (en) | Single SOI wafer accelerometer fabrication process | |
| Kiihamäki et al. | Depth and profile control in plasma etched MEMS structures | |
| RU2680264C1 (ru) | Способ изготовления глубокопрофилированных структур в кремниевой пластине | |
| JPS61181131A (ja) | 分子流エツチング方法 | |
| RU2601219C1 (ru) | Способ изготовления микромеханических упругих элементов | |
| RU2572288C1 (ru) | Способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур | |
| RU2300823C2 (ru) | Способ изготовления упругого элемента микромеханического устройства | |
| RU2437181C1 (ru) | Способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур | |
| RU2435730C1 (ru) | Способ изготовления наноразмерных проволочных кремниевых структур | |
| US7012322B2 (en) | Method for reducing harmonic distortion in comb drive devices | |
| JP3178123B2 (ja) | 櫛歯式アクチュエータの製造方法 | |
| JP2016503961A (ja) | 仮貼り合わせ層の被着方法 | |
| TWI570803B (zh) | A deep silicon etch method | |
| JP2010014857A (ja) | マイクロレンズモールド製造方法、マイクロレンズモールド、マイクロレンズ | |
| RU2580910C1 (ru) | Способ изготовления упругого элемента микромеханического устройства | |
| RU2691162C1 (ru) | Способ формирования глубокопрофилированных кремниевых структур | |
| RU2656109C1 (ru) | Способ изготовления чувствительного элемента акселерометра | |
| RU2677491C1 (ru) | Способ изготовления микроигл и массива микроигл | |
| RU2625248C1 (ru) | Способ изготовления кристаллов микроэлектромеханических систем | |
| RU2804791C1 (ru) | Способ изготовления глубокопрофильных многоуровневых микроструктур в кварцевом стекле | |
| RU2672033C1 (ru) | Способ формирования областей кремния в объеме кремниевой пластины |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191212 |