RU2692112C1 - Способ изготовления сквозных микроотверстий в кремниевой подложке - Google Patents
Способ изготовления сквозных микроотверстий в кремниевой подложке Download PDFInfo
- Publication number
- RU2692112C1 RU2692112C1 RU2018139504A RU2018139504A RU2692112C1 RU 2692112 C1 RU2692112 C1 RU 2692112C1 RU 2018139504 A RU2018139504 A RU 2018139504A RU 2018139504 A RU2018139504 A RU 2018139504A RU 2692112 C1 RU2692112 C1 RU 2692112C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- etching
- mask
- substrate
- microholes
- silicon substrate
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 15
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 15
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 14
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 238000009623 Bosch process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 claims abstract description 5
- GTDPSWPPOUPBNX-UHFFFAOYSA-N ac1mqpva Chemical compound CC12C(=O)OC(=O)C1(C)C1(C)C2(C)C(=O)OC1=O GTDPSWPPOUPBNX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 13
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 6
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims description 3
- 229920005575 poly(amic acid) Polymers 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 claims description 2
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 claims description 2
- 235000021110 pickles Nutrition 0.000 claims 1
- 235000011118 potassium hydroxide Nutrition 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 abstract description 3
- HLBLWEWZXPIGSM-UHFFFAOYSA-N 4-Aminophenyl ether Chemical compound C1=CC(N)=CC=C1OC1=CC=C(N)C=C1 HLBLWEWZXPIGSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 abstract description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 3
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- BCCOBQSFUDVTJQ-UHFFFAOYSA-N octafluorocyclobutane Chemical compound FC1(F)C(F)(F)C(F)(F)C1(F)F BCCOBQSFUDVTJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 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
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)
- Micromachines (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области технологии микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении 3D-устройств микросистемной техники, например микроинжекторов, микродвигателей, а именно при получении сквозных микроотверстий в кремниевой подложке. Способ изготовления сквозных микроотверстий в кремниевой подложке включает формирование на поверхности подложки алюминиевой маски под травление методом фотолитографии, формирование «стоп-слоя» на обратной стороне подложки на основе сплошного полиимидного покрытия из раствора полиамидокислоты на основе диангидрида и оксидианилина в полярном растворителе с последующей сушкой и имидизацией, проведение «сухого» травления через маску алюминия в Бош-процессе, удаление маски и «стоп-слоя», при этом перед формированием на обратной стороне подложки полиимидного покрытия проводят формирование сплошного оптически прозрачного металлического покрытия. Обеспечивается вертикальность стенок микроотверстий по всей их длине. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к области технологии микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении 3D-устройств микросистемной техники, например, микроинжекторов, микродвигателей, а именно при получении сквозных микроотверстий в кремниевой подложке.
Из уровня техники известен ряд методов, позволяющих получить микроотверстия в кремниевой подложке, один из таких методов раскрыт в заявке CN105374675A (1) опубликованной 02.03.2016. В техническом решении изобретения (1) полупроводниковая подложка вытравливается с использованием Бош-процесса травления для образования сквозного отверстия. Время цикла процесса травления больше или равно 10 с, так что во время Бош-процесса травления глубина сквозного отверстия непрерывно увеличивается, а ширина верхней части сквозного отверстия всегда больше ширины отверстия слоя маски. Известное техническое решение позволяет избежать повреждения верхней боковой стенки сквозного отверстия.
Недостатком указанного метода является низкая технологичность и сложность метода.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ изготовления микроотверстий в кремниевой подложке, раскрытый в патенте RU 2629926 (2), опубликованном 04.09.2017. Способ изготовления сквозных металлизированных микроотверстий в кремниевой подложке (2) включает: формирование полиимидного покрытия из раствора полиамидокислоты на основе диангидрида и оксидианилина в полярном растворителе толщиной не менее 2 мкм с последующей сушкой при температуре 80 – 120оС и термоимидизацией при температуре не менее 350оС в течение не менее 30 минут, проведение «сухого» травления через маску алюминия толщиной не менее 1 мкм в два этапа последовательно реактивным ионным травлением и в Бош-процессе до образования положительного клина травления на границе раздела «кремниевая подложка-полиимидное покрытие» глубиной не менее 1 мкм, удаление маски и «стоп-слоя» проводят в едином цикле в щелочном травителе полиимида.
К недостаткам известного наиболее близкого аналога (2) относится невозможность получения протравленного отверстия без фаски, наличие которой приводит к невоспроизводимости из-за невозможности контроля и искажает форму истекающего вещества.
Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение вертикальности стенок микроотверстий по всей их длине.
Заявленный технический результат достигается посредством создания способа изготовления сквозных микроотверстий в кремниевой подложке формирование на поверхности подложки алюминиевой маски под травление методом фотолитографии, формирование «стоп-слоя» на обратной стороне подложки на основе сплошного полиимидного покрытия из раствора полиамидокислоты на основе диангидрида и оксидианилина в полярном растворителе с последующей сушкой и имидизацией, проведение «сухого» травления через маску алюминия в Бош-процессе, удаление маски и «стоп-слоя», отличающийся тем, что перед формированием на обратной стороне подложки полиимидного покрытия проводят формирование сплошного оптически прозрачного металлического покрытия.
В частном варианте выполнения способа толщина оптически прозрачного металлического покрытия составляет 20—50 нм.
В частном варианте выполнения способа толщину полиимидного покрытия после имидизации выбирают из соотношения H≥1 мкм.
В частном варианте выполнения способа в качестве металла используют алюминий.
В частном варианте выполнения способа полученную структуру контролируют после травления с помощью оптического микроскопа или in situ оптическим методом.
В частном варианте выполнения способа удаление маски и «стоп-слоя» после проведения «сухого» травления осуществляют в травителе полиимида состава триэтаноламин 75 мл., моноэтаноламин 350 мл., едкое кали 300 г. и вода 500 мл.
Заявленное изобретение проиллюстрировано следующими рисунками:
На фиг.1 (А-Е) представлена последовательность выполнения способа изготовления сквозных микроотверстий в кремниевой подложке.
На фиг. 2 представлена микрофотография протравленной «сухим» травлением через маску алюминия в Бош-процессе кремниевой пластины с алюминиевым покрытием толщиной 20—50 нм и полиимидным покрытием толщиной 1,5 мкм.
На фиг. 3 представлена микрофотография протравленной «сухим» травлением через маску алюминия в Бош-процессе кремниевой пластины удаленными в травителе полиимида алюминиевым и полиимидным покрытиями.
На фиг. 4 представлена микрофотография с электронного микроскопа профиля пластины, разрезанной по протравленному отверстию.
На фиг.1 позиции обозначают следующее:
1-кремниевая подложка;
2-алюминиевая маска;
3-рисунок отверстия, вытравленный в алюминиевой маске;
4-металлическое, оптически прозрачное покрытие;
5-полиимидное покрытие;
6-полученное микроотверстие.
7-полученное микроотверстие после удаления покрытий.
Способ изготовления сквозных микроотверстий в кремниевой подложке осуществляется следующим образом. На поверхности подложки методами магнетронного распыления алюминия толщиной не менее 1 мкм (фиг. 1 А, поз. 1 и 2) и фотолитографии (фиг. 1 Б, поз 3) формировался топологический рисунок маски - микроотверстий. На обратной стороне подложки формируют оптически прозрачное алюминиевое покрытие толщиной 20—50 нм (фиг. 1 В, поз. 4). На алюминий методом центрифугирования раствора наносят «стоп-слой» на основе сплошного полиимидного покрытия покрытие толщиной 3 мкм из раствора полиамидокислоты в полярном растворителе с последующей сушкой и термоимидизацией при температуре 350° С в течение не менее 30 минут (фиг.1 Г, поз. 4).
Затем проводилось «сухое» травление подложки с использованием Бош-процесса при мощности источника индуктивно-связанной плазмы 1200 Вт и со смещением на подложку 40 В. Соотношение шага травления к пассивации составляло 3:1. Исходным реагентами являлись элегаз, с расходом 400 см3/мин, и хладон-318 с расходом 300 см3/мин (фиг. 1 Д, поз. 6). После травления осуществлялся контроль травления с применением оптического микроскопа (фиг. 2 и 3). Контроль травления также можно осуществлять in situ оптическим методом.
Удаление покрытий после проведения «сухого» травления проводили в травителе полиимида состава 75 мл. триэтаноламина, 350 мл. моноэтаноламина, 300 г. едкого кали и 500 мл. воды (фиг.1 Е). Контроль также проводился до и после удаления покрытий после проведения «сухого» травления путем разреза поперек сформированного отверстия (фиг. 4).
Таким образом, при реализации заявленного способа повышается технологичность изготовления сквозных микроотверстий.
Claims (6)
1. Способ изготовления сквозных микроотверстий в кремниевой подложке, включающий формирование на поверхности подложки алюминиевой маски под травление методом фотолитографии, формирование «стоп-слоя» на обратной стороне подложки на основе сплошного полиимидного покрытия из раствора полиамидокислоты на основе диангидрида и оксидианилина в полярном растворителе с последующей сушкой и имидизацией, проведение «сухого» травления через маску алюминия в Бош-процессе, удаление маски и «стоп-слоя», отличающийся тем, что перед формированием на обратной стороне подложки полиимидного покрытия проводят формирование сплошного оптически прозрачного металлического покрытия.
2. Способ изготовления по п. 1, отличающийся тем, что толщина оптически прозрачного металлического покрытия составляет 20-50 нм.
3. Способ изготовления по п. 1, отличающийся тем, что толщину полиимидного покрытия после имидизации выбирают из соотношения H≥1 мкм.
4. Способ изготовления по п. 1, отличающийся тем, что в качестве металла используют алюминий.
5. Способ изготовления по п. 1, отличающийся тем, что полученную структуру контролируют после травления с помощью оптического микроскопа или in situ оптическим методом.
6. Способ изготовления по п. 1, отличающийся тем, что удаление маски и «стоп-слоя» после проведения «сухого» травления осуществляют в травителе полиимида состава триэтаноламин 75 мл, моноэтаноламин 350 мл, едкое кали 300 г и вода 500 мл.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018139504A RU2692112C1 (ru) | 2018-11-09 | 2018-11-09 | Способ изготовления сквозных микроотверстий в кремниевой подложке |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018139504A RU2692112C1 (ru) | 2018-11-09 | 2018-11-09 | Способ изготовления сквозных микроотверстий в кремниевой подложке |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2692112C1 true RU2692112C1 (ru) | 2019-06-21 |
Family
ID=67038080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018139504A RU2692112C1 (ru) | 2018-11-09 | 2018-11-09 | Способ изготовления сквозных микроотверстий в кремниевой подложке |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2692112C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2715412C1 (ru) * | 2019-11-26 | 2020-02-28 | Акционерное общество «Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем» (АО «Российские космические системы») | Многослойная коммутационная плата СВЧ-гибридной интегральной микросхемы космического назначения и способ её получения (варианты) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090001598A1 (en) * | 2007-06-27 | 2009-01-01 | Wen-Chih Chiou | Formation of Through Via before Contact Processing |
| CN102315157A (zh) * | 2010-08-11 | 2012-01-11 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种tsv通孔形成方法和tsv通孔修正方法 |
| US20130093098A1 (en) * | 2011-10-13 | 2013-04-18 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Through substrate via structures and methods of forming the same |
| RU2525668C1 (ru) * | 2013-02-05 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Способ изготовления сквозных отверстий в кремниевой подложке |
| RU2569551C2 (ru) * | 2014-01-09 | 2015-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Способ получения отверстий в монокристаллических пластинах кремния |
| 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 |
-
2018
- 2018-11-09 RU RU2018139504A patent/RU2692112C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090001598A1 (en) * | 2007-06-27 | 2009-01-01 | Wen-Chih Chiou | Formation of Through Via before Contact Processing |
| CN102315157A (zh) * | 2010-08-11 | 2012-01-11 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种tsv通孔形成方法和tsv通孔修正方法 |
| US20130093098A1 (en) * | 2011-10-13 | 2013-04-18 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Through substrate via structures and methods of forming the same |
| RU2525668C1 (ru) * | 2013-02-05 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Способ изготовления сквозных отверстий в кремниевой подложке |
| RU2569551C2 (ru) * | 2014-01-09 | 2015-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Способ получения отверстий в монокристаллических пластинах кремния |
| 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 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2715412C1 (ru) * | 2019-11-26 | 2020-02-28 | Акционерное общество «Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем» (АО «Российские космические системы») | Многослойная коммутационная плата СВЧ-гибридной интегральной микросхемы космического назначения и способ её получения (варианты) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106711017B (zh) | 利用光刻胶沉积金属构形的方法 | |
| RU2629926C1 (ru) | Способ изготовления сквозных металлизированных микроотверстий в кремниевой подложке | |
| JP2010505259A (ja) | 誘電体薄膜を用いたウエハ貫通電気相互接続及びその他構造の形成 | |
| US10062610B2 (en) | Method of producing an opening with smooth vertical sidewall in a semiconductor substrate | |
| RU2692112C1 (ru) | Способ изготовления сквозных микроотверстий в кремниевой подложке | |
| CN111071986B (zh) | 一种激光改性辅助制备碳化硅多级微结构的方法及一种加速度传感器 | |
| US20140242799A1 (en) | Pattern formation method and method for manufacturing semiconductor device | |
| JP5851165B2 (ja) | 微細構造の形成方法およびポーラスアルミナ複合体の製造方法 | |
| JP2018207109A5 (ru) | ||
| CN112408314A (zh) | 一种多层掩膜分步刻蚀方法 | |
| CN106335871A (zh) | 一种硅基mems微纳通孔结构的制作方法 | |
| TW201604993A (zh) | 高深寬比結構的蝕刻方法及mems裝置的製作方法 | |
| JP2010214480A (ja) | 微細構造体の製造方法 | |
| RU2625248C1 (ru) | Способ изготовления кристаллов микроэлектромеханических систем | |
| Hirahara et al. | Directed self-assembly materials for high resolution beyond PS-b-PMMA | |
| US9373772B2 (en) | CMOS integrated method for the release of thermopile pixel on a substrate by using anisotropic and isotropic etching | |
| RU2698486C1 (ru) | Способ изготовления интегральных преобразователей | |
| CN110491787A (zh) | 湿法干法叠加套刻加工不同深度芯片槽的方法及装置 | |
| RU2672033C1 (ru) | Способ формирования областей кремния в объеме кремниевой пластины | |
| JP3945561B2 (ja) | 引出電極の作製方法 | |
| CN105712287B (zh) | 半导体器件的制作方法 | |
| RU2687299C1 (ru) | Способ получения рельефа в диэлектрической подложке | |
| RU2770165C1 (ru) | Способ изготовления упругих элементов из монокристаллического кремния | |
| KR20130063089A (ko) | 반도체 소자의 트렌치 형성 방법 | |
| Hu et al. | Determining the ion angular distribution of bulk titanium DRIE with overhang SU-8 mask |