Способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур

Изобретение относится к приборостроению и может применяться при изготовлении кремниевых микромеханических датчиков, таких как датчики давления и акселерометры. Сущность изобретения: в способе изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур на кремниевой пластине создают защитный слой, создают контрастный слой из материала, отличающегося от материала защитного слоя, формируют последовательными операциями фотолитографии и травления структуру заданного профиля до появления кремния в области максимальной глубины структуры, последующем чередованием травления кремния и оставшегося защитного слоя получают в кремнии заданный профиль. Вскрытие кремния в области максимальной глубины структуры проводят после создания защитного слоя, а затем наносят контрастный слой на защитный слой и на вскрытый участок кремния и проводят формирование структуры заданного профиля. Изобретение обеспечивает повышение точности изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур. 10 ил.

 

Изобретение относится к приборостроению и может применяться при изготовлении кремниевых микромеханических датчиков, таких как датчики давления и акселерометры.

Известен способ изготовления упругого элемента микромеханического устройства [Патент RU 2300823, кл. H01L 21/308, опубл. 10.06.2007], заключающийся в окислении плоской пластины из монокристаллического кремния с ориентацией поверхности в плоскости (100), нанесении на нее с двух сторон защитного слоя фоторезиста, предварительном вскрытии окон в слое фоторезиста при помощи двухсторонней фотолитографии, травлении окисла по вскрытым окнам шириной L1 в области формирования упругого элемента и анизотропном травлении пластины до промежуточной глубины h, после травления окисла в месте формирования упругого элемента методом анизотропного травления формируют канавку шириной L1 и длиной Μ до самоторможения, вторично вскрывают окна в окисле для конечного формирования упругого элемента и производят анизотропное травление до получения требуемой толщины упругого элемента Н.

Недостатками данного способа является необходимость формирования канавки до самоторможения и последующего дотравливания до конечной толщины упругого элемента. При этом из-за разнотолщинности исходной кремниевой пластины возможен недотрав канавки до самоторможения, что впоследствии приведет к нарушению геометрии формируемого упругого элемента.

Известен способ изготовления рельефных кремниевых структур [Патент SU 1228720, кл. H01L 21/306, опубл. 27.11.1995], включающий создание на кремниевой пластине защитной пленки окисла кремния, полное удаление пленки и локальное уменьшение ее толщины в областях структур, в которых травление пластины проводится на максимальную глубину и на глубину заданного рельефа, и обработку пластины в травителях для создания заданного профиля в кремнии. Данному способу присущи следующие недостатки:

- необходимость введения технологического припуска на толщину защитной пленки в каждом из формируемых рельефов;

- необходимость ступенчатого травления окисла кремния на величину Δh в каждом из формируемых рельефов, при этом вся имеющаяся на пластине на данный момент травления пленка окисла также уменьшается на величину Δh.

Это усложняет технологический процесс изготовления из-за необходимости контроля травления пленки окисла на указанную величину Δh, недостаточный контроль может приводить к неравномерности вытравливания пленки окисла и таким образом к невоспроизводимости в кремнии заданного профиля.

Прототипом предлагаемого технического решения является способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур [Патент RU 2437181, кл. H01L 21/308, опубл. 20.12.2011], заключающийся в создании на кремниевой пластине защитного слоя, формировании в нем последовательными операциями фотолитографии и травления структуры заданного профиля до появления кремния в области максимальной глубины структуры, последующем чередовании травления кремния и оставшегося защитного слоя получают в кремнии заданный профиль, при этом после создания защитного слоя и перед первой операцией фотолитографии на поверхности защитного слоя создают контрастный слой из материала, отличающегося от материала защитного слоя, а после каждой операции фотолитографии перед травлением защитного слоя стравливают контрастный слой.

Недостатком такого способа является необходимость вытравливания защитного слоя до нужной глубины, что требует точного контроля проводимого процесса, так как недостаточное или избыточное вытравливание защитного слоя приведет к нарушению структуры заданного профиля в защитном слое и, как следствие, к нарушению заданного профиля в кремнии.

Целью изобретения является повышение точности изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур на кремниевой пластине, включающем создание защитного слоя, создание контрастного слоя из материала, отличающегося от материала защитного слоя, формирование последовательными операциями фотолитографии и травления структуры заданного профиля до появления кремния в области максимальной глубины структуры, получение в кремнии заданного профиля путем чередования травления кремния и оставшегося защитного слоя, согласно предлагаемому изобретению вскрытие кремния в области максимальной глубины структуры проводят после создания защитного слоя, а затем наносят контрастный слой на защитный слой и на вскрытый участок кремния и проводят формирование структуры заданного профиля.

Формирование контрастного слоя на поверхности защитного слоя и на вскрытом участке кремния в области максимальной глубины структуры и формирование структуры заданного профиля в защитном и контрастном слое исключает погрешность формирования структуры заданного профиля в защитном слое кремниевой пластины, обусловленной необходимостью вытравливания защитного слоя до нужной глубины, что приводит к неравномерности вытравливания защитного слоя и таким образом к невоспроизводимости геометрических размеров формируемой структуры, приводящей впоследствии к невоспроизводимости в кремнии заданного профиля. В предлагаемом способе вскрывают кремний в области максимальной глубины структуры, вытравливая защитный слой полностью, что исключает неравномерность вытравливания защитного слоя до нужной глубины по кремниевой пластине, приводящей к неравномерности геометрических размеров формируемой структуры и невоспроизводимости в кремнии заданного профиля, что влияет на воспроизводимость параметров микромеханических датчиков. При этом контрастный слой имеет различные электрофизические свойства с защитным слоем, что позволяет использовать их сочетание при формировании структуры заданного профиля, при этом используются травители, селективные по отношению к контрастному и защитному слою, а также к кремнию.

На чертежах фиг. 1-10 показана последовательность операций, применяемых для реализации предложенного способа.

На кремниевой пластине 1 создают защитный слой 2, слой фоторезиста 3 наносят на защитный слой 2 при его травлении до появления кремния в области максимальной глубины структуры 4 и контрастный слой 5 при формировании структуры 6 заданного профиля 7, при этом контрастный слой 5 наносят на поверхность защитного слоя 2 и кремний в области максимальной глубины структуры 4.

Пример реализации предложенного способа описан ниже.

На кремниевой пластине 1 создают защитный слой 2, например, из пленки окисла кремния толщиной 0,8-2,0 мкм (фиг. 1). Проводят операцию фотолитографии, заключающуюся в нанесении фоторезиста 3 (фиг. 2), экспонировании через фотошаблон, проявлении и термообработке фоторезиста 3 и травлении защитного слоя 2 до появления кремния в области максимальной глубины структуры 4 (фиг. 3). Затем удаляют оставшуюся пленку фоторезиста 3 со всей пластины 1 (фиг. 4). После чего на защитный слой 2 и кремний в области максимальной глубины структуры 4 наносят контрастный слой 5, например, из пленки меди толщиной 1,0-12,0 мкм (фиг. 5). Проводят операцию фотолитографии, заключающуюся в нанесении фоторезиста 3 на контрастный слой 5, экспонировании через фотошаблон, проявлении и термообработке фоторезиста 3 и травлении контрастного слоя 5 до появления защитного слоя 2 и кремния в области максимальной глубины структуры 4 (фиг. 6). После чего удаляют фоторезист 3 и формируют структуру заданного профиля 6 в защитном слое 2 и контрастном слое 5 (фиг. 7). В травителях, не реагирующих или плохо реагирующих с защитным слоем 2 и контрастным слоем 5, вытравливают кремний до нужной глубины (фиг. 8).

Затем, чередуя травление защитного слоя 2 до контрастного слоя 5 и кремния получают заданный профиль 7 в кремнии (фиг. 9). После чего удаляют контрастный слой 5 и защитный слой 2 полностью с кремниевой пластины (фиг. 10).

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить точность изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур.

Способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур, заключающийся в создании на кремниевой пластине защитного слоя, создании контрастного слоя из материала, отличающегося от материала защитного слоя, формировании последовательными операциями фотолитографии и травления структуры заданного профиля до появления кремния в области максимальной глубины структуры, последующем чередовании травления кремния и оставшегося защитного слоя до получения в кремнии заданного профиля, отличающийся тем, что вскрытие кремния в области максимальной глубины структуры проводят после создания защитного слоя, а затем наносят контрастный слой на защитный слой и на вскрытый участок кремния и проводят формирование структуры заданного профиля.



 

Похожие патенты:

Использование: для изготовления микроэлектромеханических структур. Сущность изобретения заключается в том, что способ защиты углов трехмерных микромеханических структур на кремниевой пластине с кристаллографической ориентацией (100) при глубинном анизотропном травлении в водном растворе гидрооксида калия КОН включает формирование масочного рисунка с элементами защиты углов, элементы защиты углов, имеющие диагональную форму на топологической маске, располагают под углом 45° к контурам жесткого центра, причем размеры изготовляемых трехмерных микромеханических структур определяются из определенных условий.

Изобретение относится к подложке с маской для травления, которая нанесена при помощи алмазоподобного углерода, и способу изготовления указанной подложки. Способ изготовления подложки с маской для травления включает подготовку подложки, нанесение фоточувствительного материала на поверхность подложки, экспонирование и проявление фоточувствительного материала для формирования рисунка в фоторезисте, формирование покрывающей пленки из алмазоподобного углерода на поверхности подложки и поверхности рисунка в фоторезисте и отделение покрывающей пленки вместе с рисунком в фоторезисте для формирования рисунка из алмазоподобного углерода на поверхности подложки.

Изобретение относится к приборостроению и может применяться для изготовления конструктивных элементов микромеханических приборов на кремниевых монокристаллических подложках, а именно упругих подвесов и всего чувствительного элемента в целом, например для микромеханических акселерометров и гироскопов.

Использование: для селекции электромагнитного излучения. Сущность изобретения заключается в том, что микроструктурный элемент выполнен в виде перфорированной сеточной структуры, объем которой в основном выполнен из полимерной пленки и вся ее поверхность, включая внутренние полости, металлизирована.

Изобретение относится к изготовлению конструктивных элементов микромеханических приборов на кремниевых монокристаллических подложках. Изобретение обеспечивает снижение трудоемкости изготовления и повышение качества структур.

Изобретение относится к технологии создания сложных проводящих структур и может быть использовано в нанотехнологии, микроэлектронике для создания сверхминиатюрных приборов, интегральных схем и запоминающих устройств.

Изобретение относится к способу формирования рельефа из электронных и фотонных материалов и структурам и устройствам, изготовленным с использованием этого способа.

Изобретение относится к жидкой композиции, способу получения кремниевой подложки и к способу получения подложки для головки для выброса жидкости. .
Изобретение относится к технологии изготовления упругих элементов микроэлектромеханических измерительных систем. .

Изобретение относится к обработке подложек для получения вогнуто-выпуклой структуры. .

Изобретение может быть использовано для создания упругих подвесов, торсионов и других элементов (например, балок, мембран, струн) микромеханических устройств, например кремниевых гироскопов и акселерометров. Способ изготовления упругого элемента микромеханического устройства заключается в окислении плоской пластины из монокристаллического кремния с ориентацией поверхности в плоскости (100), трехкратного проведения последовательности операций, состоящей из нанесения фоторезиста, вскрытия в нем окон методом двухсторонней фотолитографии и травления окисла по вскрытым окнам. На первом этапе травление окисла проводится до кремния, на втором на глубину, равную 2/3, а на третьем на глубину, равную 1/3 от его начальной толщины. Далее проводят жидкостное травление кремния на глубину, равную 0,5 H1, и дважды повторяют последовательность операций, состоящую из травления окисла на глубину, равную 1/3 от его начальной толщины, и жидкостного травления кремния. Изобретение обеспечивает улучшение качества и воспроизводимости технологии. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при изготовлении кремниевых микромеханических датчиков. Сущность изобретения: в способе изготовления упругих элементов из монокристаллического кремния окисляют плоскую круглую пластину с ориентацией базовой поверхности в плоскости (100), наносят на нее защитный слой фоторезиста, проводят фотолитографию, вскрывают окна в окисном слое в области формирования упругих элементов на определенную ширину с учетом анизотропии травления монокристаллического кремния, анизотропно травят на глубину для получения требуемой толщины упругих элементов. Одновременно с вышеуказанными операциями по формированию упругих элементов формируют контрольный элемент, расположенный вне зоны упругих элементов, формирование контрольного элемента проводят до самоторможения на заданную глубину, определяемую заданным математическим выражением. Изобретение обеспечивает повышение технологичности изготовления упругих элементов из монокристаллического кремния путем оценки травления контрольных элементов до самоторможения. 3 ил.
Изобретение относится к области микроэлектроники, в частности к технологии создания 3D микроструктур кремния, являющихся элементной базой функциональной микроэлектроники, металл-стимулированным травлением с использованием локально расположенных масок Ni. В состав раствора для травления кремния входит фтористоводородистая кислота, перекись водорода и деионизованная вода в объемном соотношении 2:1:10. Процесс травления с использованием никеля является экономически выгодным процессом, так как позволяет заменить дорогостоящие благородные металлы и удешевить технологию создания кремниевых 3D структур.

Изобретение относится к области дифракционной оптики и может быть использовано для разработки новых дифракционных оптических элементов для диапазона 0,35-5,5 мкм. В основу изобретения поставлена задача получения периодических профилей на поверхности кристаллов парателлурита методом анизотропного химического травления. Пластина, вырезанная из кристалла парателлурита и отшлифованная, покрывается смесью химически стойкого к щелочам нитроцеллюлозного лака с растворителем 646, часть смеси удаляется с помощью алмазной иглы через различные интервалы, затем проводится химическое травление, промывка, в результате получаем периодическую структуру заданной геометрии на поверхности образца. Применение данного способа позволяет получать периодические профили на кристаллах парателлурита, обладающих высокими оптическими характеристиками. 3 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может применяться при изготовлении кремниевых кристаллов микроэлектромеханических систем, используемых в конструкциях микромеханических приборов, таких как акселерометры, гироскопы, датчики угловой скорости. В способе изготовления кристаллов микроэлектромеханических систем наносят защитные покрытия на лицевую и обратную стороны пластины, проводят фотолитографию по защитным слоям с лицевой и обратной сторон, травят кремний с лицевой и обратной сторон пластины на заданную глубину и с заданным профилем, наносят защитный слой с лицевой стороны пластины и профиля вытравленных канавок от растрава при последующем травлении с обратной стороны пластины, удаляют остатки маскирующих покрытий с лицевой и обратной сторон пластины. Согласно изобретению после травления кремния на заданную глубину и с заданным профилем удаляют защитный слой с лицевой стороны пластины и профиля вытравленных канавок, проводят обработку профиля в полирующем травителе и удаляют остатки маскирующих покрытий с лицевой и обратной сторон пластины. Кроме того, фотолитографию по защитным слоям на лицевой и обратной стороне проводят одновременно, в качестве защитного слоя с лицевой стороны пластины и профиля вытравленных канавок наносят медную пленку, в качестве маскирующих покрытий с лицевой и обратной стороны используют идентичные материалы, например нитрид кремния. Изобретение повышает чувствительность и прочность конструкций микроэлектромеханических систем за счет повышения технологичности изготовления и формирования кремниевых кристаллов с минимальной шероховатостью вертикального профиля канавок. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и могжет быть использованы для изготовления монокристаллических элементов, таких как струны, упругие элементы, технологические перемычки, используемые в конструкциях микромеханических приборов, например, микромеханических акселерометров, гироскопов, резонаторов. В способе изготовления монокристаллического элемента микромеханического устройства окисляют плоскую пластину из монокристаллического кремния с ориентацией поверхности в плоскости (100), наносят на нее с двух сторон защитный слоя фоторезиста, предварительно вскрывают окна в слое фоторезиста при помощи двухсторонней фотолитографии, травят окисел по вскрытым окнам и анизотропно травят пластину до промежуточной глубины h, вскрывают окисел для формирования монокристаллического элемента, анизотропно травят кремний до получения требуемой толщины монокристаллического элемента. Согласно способа, после вскрытия окисла проводят утонение пластины наносят защитное покрытие в области формирования монокристаллического элемента, проводят анизотропное травление до получения требуемой толщины монокристаллического элемента и удаляют защитное покрытие. Изобретение обеспечивает повышение технологичности изготовления монокристаллических элементов за счет возможности формирования элементов с различным поперечным сечением. 8 ил.

Изобретение относится к электронной полупроводниковой технике, а именно к технологии изготовления высоковольтных кремниевых приборов и направлено на улучшение электрических характеристик высоковольтных приборов, снижение количества выхода из строя приборов в результате обрыва металла и пробоя по поверхности высоковольтных планарных р-п-переходов. Техническим результатом изобретения является формирование контактных окон с пологим профилем в защитном слое структуры с двойной металлизацией с возможностью проведения разварки над активной областью кристалла высоковольтного прибора. В способе формирования контактных окон в слое защитного основания высоковольтного прибора, включающем формирование диэлектрического слоя на слое металлизации, осаждение пассивирующего слоя, осаждение фоторезиста через маску, плазмохимическое травление до металла, удаление фоторезиста, нанесение второго слоя металлизации, в качестве диэлектрического слоя центрифугированием наносится полиимид, после чего проводится его полимеризация при температуре 350-450°С, после нанесения фоторезиста проводится подтравливание пассивирующего слоя до полиимида под маску фоторезиста жидко-химическим травлением, затем проводится плазмохомическое травление поверхности на половинное время вытравливания полиимида, остатки фоторезиста удаляются и снова наносится фоторезистивный слой через маску меньшего размера для травления до металла. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

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. В способе изготовления упругих элементов из монокристаллического кремния окисляют плоскую круглую пластину с ориентацией базовой поверхности в плоскости (100), наносят на нее защитный слой фоторезиста, проводят фотолитографию, вскрывают окна в окисном слое в области формирования упругих элементов на определенную ширину с учетом анизотропии травления монокристаллического кремния, анизотропно травят на глубину для получения требуемой толщины упругих элементов, изотропно дотравливают с одновременным формированием галтельных переходов. При этом согласно способу 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. Технический результат изобретения - 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. 5 ил.

Изобретение относится к приборостроению и может применяться при изготовлении кремниевых микромеханических датчиков, таких как датчики давления и акселерометры. Сущность изобретения: в способе изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур на кремниевой пластине создают защитный слой, создают контрастный слой из материала, отличающегося от материала защитного слоя, формируют последовательными операциями фотолитографии и травления структуру заданного профиля до появления кремния в области максимальной глубины структуры, последующем чередованием травления кремния и оставшегося защитного слоя получают в кремнии заданный профиль. Вскрытие кремния в области максимальной глубины структуры проводят после создания защитного слоя, а затем наносят контрастный слой на защитный слой и на вскрытый участок кремния и проводят формирование структуры заданного профиля. Изобретение обеспечивает повышение точности изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур. 10 ил.

Наверх