×
13.06.2019
219.017.80f3

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ГЛУБОКОПРОФИЛИРОВАННЫХ КРЕМНИЕВЫХ СТРУКТУР

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Суть настоящего изобретения состоит в формировании глубокопрофилированных кремниевых структур последовательными операциями изотропного и анизотропного травления, причем операцию фотолитографии выполняют на кремниевой структуре, используя фоторезист с гидроизоляционными свойствами. Изобретение обеспечивает повышение точности формирования глубокопрофилированных кремниевых структур за счет уменьшения числа используемых материалов. 6 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к изготовлению полупроводниковых структур и может применяться при изготовлении кремниевых микромеханических датчиков.

Известен способ формирования глубокопрофилированных кремниевых структур, включающий нанесение защитной пленки на плоскую пластину из монокристаллического кремния с ориентацией поверхности в плоскости (100), нанесение на нее с двух сторон защитного слоя фоторезиста, вскрытие окон большего размера, травление, фотолитографию, вскрытие окон меньшего размера, травление [1].

Вышеприведенный аналог имеет следующие недостатки и ограничения. Используется кремниевая пластина с ориентацией (100). В области приборостроения также часто используется ориентация (111). Следовательно, это ограничивает область применения способа. Технологический процесс изготовления достаточно трудоемкий. Кроме того, используется большое количество дорогостоящих фотолитографий и набор шаблонов для вскрытия окон большего или меньшего размера. Это снижает рентабельность конечного изделия.

Известен способ формирования рельефа в кремнии, включающий нанесение защитной пленки из оксида и нитрида кремния на кремниевую пластину, фотолитографии, травления защитной пленки, нанесения защитной пленки, нанесения слоя поликристаллического кремния, травления поликремния, окисление поликремния, травление оксида кремния, выращенного из поликремния [2].

К недостаткам способа можно отнести геометрию маски травления после проведения операции окисления поликристаллического кремния, в результате которой часть материала поликристаллического кремния становится пленкой оксида кремния, причем соотношение варьируется от технологических параметров процесса. В результате происходит сдвиг границ маски травления, что влечет за собой снижение точности формирования рельефа. Причем, с повторением операции необходимое количество раз увеличивается погрешность формируемого рельефа. Кроме того, используется 4 материала (оксид кремния; нитрид кремния; поликремний; оксид кремния, полученный из поликремния), каждый из которых имеет различную скорость травления.

Известен способ изготовления рельефных кремниевых структур, 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 [3].

К недостаткам способа можно отнести 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.

Известен способ, 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 [4].

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.

Наиболее близкий способ формирования глубоко профилированных кремниевых структур заключается 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, причем 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 [5].

Указанному способу присущи следующие недостатки и ограничения. Необходимо наносить защитный и контрастный слой на поверхность кремния. Следовательно, необходимо знать скорости травления каждого из материалов, которые будут меняться в зависимости от технологических параметров их получения. При формировании рельефа кремния используется травитель, который слабо взаимодействует с защитным и контрастным слоем. Однако, в процессе взаимодействия удаляется некоторая часть материала, следовательно изменяется геометрия маски для последующего травления кремния, а значит снижается точность травления. Итого в прототипе подвергается травлению 3 материала (кроме кремния): защитный слой, контрастный слой и фоторезист. Также при формировании защитного и контрастного слоя проводится две фотолитографии с использованием двух фотошаблонов.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности формирования глубокопрофилированных кремниевых структур за счет использования фоторезиста с гидроизоляционными свойствами и уменьшения числа используемых материалов.

Поставленная задача решается тем, что изготавливают глубокопрофилированные кремниевые структуры последовательными операциями изотропного и анизотропного травления, причем операцию фотолитографии выполняют на кремниевой структуре и проводят формирование рельефа, чередуя изотропный и анизотропный способ травления кремниевой структуры.

Ключевым негативным фактором, влияющим на адгезию фоторезиста к поверхности, является наличие радикалов ОН- (влаги). Поэтому предлагается применять фоторезист с гидроизоляционными свойствами. За счет этого влага не проникает в фоторезист и повышаются адгезионные характеристики. В результате, фоторезист можно формировать на кремниевой структуре.

В отличие от прототипа, в предлагаемом способе сокращается количество используемых материалов. Подвергается травлению (кроме кремния) только один материал - фоторезист с гидроизоляционными свойствами. Таким образом, при формировании рельефа необходимо только знать скорость травления кремниевой структуры и слоя фоторезиста с гидроизоляционными свойствами. В процессе создания рельефа достаточной одной фотолитографии с использованием одного фотошаблона.

На фиг. 1 представлен технологический маршрут формирования глубокопрофилированных кремниевых структур, где: 1 - фоторезист, 2 - кремниевая структура. На фиг. 2-4 представлена экспериментальная структура кремний гидроизоляционный фоторезист с набором воспроизводимых вертикальных полостей шириной 880-950 нм в фоторезисте толщиной 1.68 мкм. Показан вид сверху на фиг. 5 и вид сбоку на фиг. 6 экспериментальной структуры кремния с окном травления круглой формы после проведения последовательных операций изотропного и анизотропного травления кремниевой структуры.

Способ осуществляется следующим образом. На кремниевую структуру наносят слой фоторезиста (фиг. 1а). Затем проводят операцию фотолитографии, в результате которой удаляют материал фоторезиста до поверхности кремниевой структуры в необходимых местах. После этого, используя жидкостное изотропное травление приступают к формированию рельефа в структуре кремния (фиг. 1б). Следующий шагом изменяют (чередуют) способ травления. Анизотропным сухим плазмохимическим травлением продолжают удаление материала кремния в локальных областях, незащищенных фоторезистом (фиг. 1в). Затем снова повторяют операцию жидкостного изотропного травления, сглаживая поверхность с целью удаления концентраторов механических напряжений и формируя заданный рельеф (фиг. 1г).

Конкретный пример реализации способа. На кремниевую пластину КДБ12 толщиной 670 мкм с кристаллографической ориентаций (100) наносят слой позитивного фоторезиста толщиной 1.7±0.1 мкм. Затем проводят операцию фотолитографии, в результате которой удаляют материал фоторезиста до поверхности кремниевой структуры в необходимых местах (фиг. 2-4). После этого, используя жидкостное изотропное травление в 10% растворе КОН при температуре 95°С в течение 1 часа выполняют формирование рельефа в кремнии. Следующим шагом изменяют (чередуют) способ травления. После этого, применяют анизотропный сухой плазмохимический процесс травления (Bosch процесс), включающий чередование газа травления SF6 с расходом 300 см3/мин в течение 10 с и газа пассивации C4F8 с расходом 180 см3/мин в течение 8 с. Тем самым продолжают удалять материал кремния в локальных областях, незащищенных фоторезистом. Затем снова повторяют операцию жидкостного изотропного травления в 8% растворе КОН при температуре 80°С в течение 0.5 часа, сглаживая поверхность с целью удаления концентраторов механических напряжений и формируя заданный рельеф (фиг. 5, 6).

Таким образом, заявляемый способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур по сравнению с прототипом позволяет повысить точность формирования рельефа, а также уменьшить количество дорогостоящих фотолитографий и используемых фотошаблонов в процессе изготовления.

Источники информации:

1. Патент РФ 2539767.

2. Патент РФ 2559336.

3. Патент СССР 1228720

4. Патент РФ 2437181.

5. Патент РФ 2572288 - прототип.

Способ формирования глубокопрофилированных кремниевых структур, заключающийся в изотропном и анизотропном травлении слоев на кремниевой структуре, отличающийся тем, что операцию фотолитографии выполняют на кремниевой структуре, используют фоторезист с гидроизоляционными свойствами, проводят формирование рельефа, чередуя изотропный и анизотропный способ травления кремниевой структуры.
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ГЛУБОКОПРОФИЛИРОВАННЫХ КРЕМНИЕВЫХ СТРУКТУР
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ГЛУБОКОПРОФИЛИРОВАННЫХ КРЕМНИЕВЫХ СТРУКТУР
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ГЛУБОКОПРОФИЛИРОВАННЫХ КРЕМНИЕВЫХ СТРУКТУР
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ГЛУБОКОПРОФИЛИРОВАННЫХ КРЕМНИЕВЫХ СТРУКТУР
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 64.
20.10.2015
№216.013.8505

Способ и устройство детоксикации организма

Группа изобретений относится к медицинской технике, нефрологии, урологии, токсикологии и реаниматологии, системам заместительной терапии (ЗТ) и детоксикации и может быть использована в лечении больных с почечной недостаточностью, для замещения утраченной функции выведения метаболитов и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565656
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.01.2016
№216.013.9ff2

Способ изготовления электронных узлов на гибком носителе без процессов пайки и сварки

Изобретение относится к технологии производства многокристальных модулей, микросборок и модулей на основе печатных плат с внутренним монтажом компонентов. Технический результат - создание способа производства максимально компактных, надежных, быстродействующих и более экономичных в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572588
Дата охранного документа: 20.01.2016
10.02.2016
№216.014.c2f7

Фотокатодный узел

Изобретение относится к фотокатодным узлам вакуумных высокочувствительных, термо- и радиационно-стойких приемников излучений и приемников изображений для спектрального диапазона 0,19-0,45 мкм. Технический результат - расширение спектральной области чувствительности к электромагнитному...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574214
Дата охранного документа: 10.02.2016
10.06.2016
№216.015.498f

Источник рентгеновского излучения

Изобретение относится к области рентгеновской техники. Источник рентгеновского излучения содержит автокатод, рабочей областью которого является кромка круглого отверстия в проводящем слое, а антикатод (анод) выполнен симметричным относительно оси отверстия автокатода в виде фигуры вращения и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002586621
Дата охранного документа: 10.06.2016
26.08.2017
№217.015.dd03

Способ измерения механических напряжений в мэмс-структурах

Использование: для измерения механических напряжений в МЭМС структурах. Сущность изобретения заключается в том, что способ измерения механических напряжений в МЭМС структурах включает формирование между пленкой-покрытием и основой промежуточного слоя, при этом промежуточный слой может иметь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624611
Дата охранного документа: 04.07.2017
29.12.2017
№217.015.f120

Электронная система компенсационного акселерометра

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к устройствам для построения электронной системы преобразователя линейных ускорений. Электронная система компенсационного акселерометра содержит дифференциальный емкостный преобразователь, двухфазный генератор переменного тока,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638919
Дата охранного документа: 18.12.2017
19.01.2018
№218.016.009e

Суперконденсатор на основе кмоп-технологии

Изобретение относится к твердотельному суперконденсатору и может быть использовано в устройствах хранения энергии разнообразных интегральных микросхем. Суперконденсатор содержит два электрода, размещенный между ними диэлектрический слой, конформно расположенный на нижнем электроде, при этом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629364
Дата охранного документа: 29.08.2017
19.01.2018
№218.016.0b19

Устройство для защиты от несанкционированного прослушивания разговоров в помещении

Изобретение относится к области телефонной связи. Техническим результатом является повышение эффективности защиты речевой информации от утечки по техническим каналам. Упомянутый технический результат достигается тем, что в устройстве для защиты от несанкционированного прослушивания разговоров в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002632188
Дата охранного документа: 04.10.2017
20.01.2018
№218.016.180e

Способ извлечения галлия из порошковых галлийсодержащих отходов

Изобретение относится к области металлургии редких металлов, а более конкретно к способам извлечения галлия из твердых порошкообразных галлийсодержащих материалов. Порошкообразные галлийсодержащие отходы подвергают варке в каустической щелочи при температуре 350-400°С, затем растворяют в вводе,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635585
Дата охранного документа: 14.11.2017
20.01.2018
№218.016.1972

Биоприпой для лазерной сварки биологических тканей

Изобретение относится к медицине и касается биоприпоя для лазерной сварки биологических тканей. Биоприпой содержит водную дисперсионную основу белка альбумина. При этом в его состав введены однослойные углеродные нанотрубки и медицинский краситель индоцианин зеленый при следующем соотношении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636222
Дата охранного документа: 21.11.2017
Показаны записи 1-10 из 22.
20.03.2014
№216.012.acf8

Мембранный термоанемометр

Изобретение относится к микроэлектромеханическим системам для измерения потоков жидкостей и газов и измерения давления. Техническим результатом является уменьшение паразитной теплопередачи и повышение чувствительности термоанемометра. Мембранный термоанемометр содержит нагреватель и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509995
Дата охранного документа: 20.03.2014
20.07.2014
№216.012.de8e

Анемометрический датчик

Изобретение относится к области микросенсоров, а именно к микроэлектромеханическим системам (МЭМС) для измерения потоков жидкостей и газов - МЭМС-термоанемометрам. Анемометрический датчик содержит чувствительный элемент, выполненный в виде двух и более открытых контролируемому потоку упругих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522760
Дата охранного документа: 20.07.2014
10.11.2014
№216.013.0506

Переключатель и коммутатор

Изобретение касается переключателя или коммутатора, содержащего хотя бы один такой переключатель, который содержит бистабильный элемент в МЭМС-исполнении, средства переключения и коммутационный узел. В качестве коммутационного узла использован МДП-транзистор, подвижным затвором которого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532684
Дата охранного документа: 10.11.2014
20.12.2014
№216.013.107f

Вибродатчик

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой вибродатчик в микроэлектромеханическом исполнении и может использоваться для регистрации вибрации, в том числе с субмикронной амплитудой, и измерения параметров вибрации. Датчик включает упругий элемент с магниторезистивными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535646
Дата охранного документа: 20.12.2014
20.12.2014
№216.013.1083

Анемометр

Предложенное изобретение относится к микромеханическим системам для измерения потоков жидкостей и газов и определения направления данных потоков. Заявленный анемометр, предназначенный для измерения указанных величин, содержит цилиндр, датчики, расположенные на его поверхности, и блок съема и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535650
Дата охранного документа: 20.12.2014
10.04.2015
№216.013.3f8d

Датчик давления

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в приборах измерения давления жидкостей и газов. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и технологии изготовления датчика давления. Датчик давления содержит измерительный блок, упругую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547757
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.12.2015
№216.013.95bb

Измеритель потока

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к устройствам для измерения потоков жидкостей и газов с использованием микроэлектромеханических датчиков. Измеритель потока содержит тело обтекания, датчик потока и средства управления и съема информации. Тело обтекания выполнено с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569951
Дата охранного документа: 10.12.2015
20.01.2016
№216.013.a256

Магниторезистивная ячейка памяти и способ ее использования

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в упрощении технологии изготовления магниторезистивной ячейки памяти. Магниторезистивная ячейка памяти содержит перемагничиваемый и неперемагничиваемый слои, разделенные барьерным слоем, а также средства записи и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002573200
Дата охранного документа: 20.01.2016
10.06.2016
№216.015.498f

Источник рентгеновского излучения

Изобретение относится к области рентгеновской техники. Источник рентгеновского излучения содержит автокатод, рабочей областью которого является кромка круглого отверстия в проводящем слое, а антикатод (анод) выполнен симметричным относительно оси отверстия автокатода в виде фигуры вращения и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002586621
Дата охранного документа: 10.06.2016
25.08.2017
№217.015.c246

Рентгеновский источник

Изобретение относится к рентгеновскому источнику. В заявленном устройстве массивный анод содержит множество сквозных каналов, фокусирующих рентгеновское излучения заданным образом за счет сочетания их направленностей, а также за счет того, что стенки каналов могут содержать материал мишени не...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617840
Дата охранного документа: 28.04.2017
+ добавить свой РИД