El Proceso de Bosch para Grabar El Ácido los Sistemas Micromecánicos (MEMS) - Principios, Avances y Aplicaciones por Tecnología del Plasma de los Instrumentos de Oxford

Temas Revestidos

Lograr Grabados De Pistas Profundos en la Fabricación de MEMS
Principio Del Proceso de Bosch
Fundamentales de Buen Bosch Que Graba El Ácido el Sistema
     Bombeo Rápido
     Controladores Aéreos Rápidos del Flujo En Masa de la Reacción
     Separación Entre el Fulminante y la Región del ICP
     Acoplamiento Puramente Inductivo de la Potencia en la Región del ICP
     Calefacción de las Líneas de las Paredes, de la Tapa y de Bomba
     Líneas de Gas Mezcladas Cortas
     Enfriamiento del Fulminante de la Eficacia Alta
Avances en El Proceso de Bosch
     Aguafuerte Relacionada de la Relación de Aspecto (ARDE)
     El Grabar El Ácido Hacia Abajo a una Capa Soterrada del Óxido
Aplicación Del Proceso de Bosch
Resumen

Lograr Grabados De Pistas Profundos en la Fabricación de MEMS

Las dos tecnologías usadas para lograr grabados de pistas profundos en la fabricación de sistemas microelectromecánicos (MEMS) son el proceso de Bosch y el Proceso Criogénico. El sistema y el revelado de proceso a lo largo de los años han permitido que las técnicas avance pero los aspectos fundamentales de cada uno siguen siendo lo mismo. En el mismo calendario hemos visto la importancia cada vez mayor de la aguafuerte del nanoscale para la Litografía de la Impresión, los Media de Almacenamiento Nanos Etc. Donde MEMS estructura el rango profundizado del alrededor 10µm los hasta 500µm con aperturas típicas de >1µm. Aunque las definiciones varíen el nanoscale refiere generalmente a las estructuras debajo de 100nm grabado el ácido hasta varios micrones profundos. Es difícil utilizar el proceso de Bosch para este tipo de estructura debido a la naturaleza del proceso de la aguafuerte, de la aguafuerte del cryo se presta a esta talla de característica. También describiremos un proceso alternativo.

El Principio Del Proceso de Bosch

El proceso de Bosch utiliza una química basada flúor del plasma para grabar el ácido el silicio, combinado con un proceso del plasma del fluocarbono para proporcionar a la pasivación del flanco y a la selectividad mejorada a los materiales adhesivos. Un proceso completo del grabado de pistas completa un ciclo entre el grabado de pistas y los pasos de progresión de la deposición muchas veces de lograr perfiles profundos, verticales del grabado de pistas. Confía en los gases de la fuente que son analizados en una región de alta densidad del plasma antes de alcanzar el fulminante, que tiene una caída de voltaje pequeña pero controlada del plasma. Esta técnica no se puede realizar en los sistemas reactivos del grabado de pistas del ión (RIE), como éstas tienen el equilibrio incorrecto de iones a las especies del radical libre. Este equilibrio se puede lograr en los sistemas de alta densidad del plasma (HDP). El formulario más ampliamente utilizado del acoplamiento inductivo de las aplicaciones de HDP para generar la región de alta densidad del plasma así que se conoce como plasma inductivo acoplada del `' (ICP). El hexafluorudo del Azufre (SF6) es el gas de la fuente usado para proporcionar al flúor para la aguafuerte del silicio. Esta molécula adaptará fácilmente hacia arriba plasma de alta densidad para release/versión el flúor del radical libre. La protección de la pasivación y de la máscara del flanco es proporcionada por el octofluorocyclobutane (c-CF48), un fluocarbono cíclico que rompa abierto a los CF de la producción2 y a radicales de cadena más largos en el plasma de alta densidad. Éstos depositan fácilmente como polímero del fluocarbono en las muestras que son grabadas el ácido. El perfil, el tipo y la selectividad al material de la máscara todo del grabado de pistas son controlados ajustando la eficiencia del paso de progresión del grabado de pistas, la eficiencia del paso de progresión de la deposición o la relación de transformación de épocas de los dos pasos de progresión. El proceso es relativamente insensible a la naturaleza exacta de la fotoprotección, hasta el punto de no necesite la hornada dura del resistir antes de la aguafuerte. De hecho, es el mejor evitar temperatura alta cuece de resiste, pues éste causa la variación en el perfil del resistir, que puede causar problemas de la recesión de la máscara en ciertas estructuras.

Los Fundamentales de Buen Bosch Que Graba El Ácido el Sistema

Los fundamentales de buen Bosch que graba el ácido el sistema son descritos más abajo; Hay varias características importantes del equipo usado para el tramitación de Bosch que difieren de sistemas normales del ICP:

  • Bombeo Rápido
  • Controladores Aéreos Rápidos del Flujo En Masa de la Reacción
  • Separación Entre el Fulminante y la Región del ICP
  • Acoplamiento Puramente Inductivo de la Potencia en la Región del ICP
  • Calefacción de las Líneas de las Paredes, de la Tapa y de Bomba
  • Línea de Gas Mezclada Corta
  • Enfriamiento del Fulminante de la Eficacia Alta

Bombeo Rápido

Para lograr altos tipos del grabado de pistas, es necesario utilizar altos flujos de gases de proceso. Esto se puede lograr solamente en la presión deseada usando el bombeo de la eficacia alta. Generalmente este medios usando una bomba de Turbomolecular de una capacidad más grande que normalmente sea considerado necesario para la talla del compartimiento/de la presión, y retroceder esto con una bomba rotativa apropiada de la alta capacidad.

Ayunan los Controladores Aéreos del Flujo En Masa de la Reacción

Los controladores aéreos Rápidos del flujo en masa de la reacción son necesarios para el Proceso de Bosch.

Separación Entre el Fulminante y la Región del ICP

Separación de la Condición Atmosférica Mínima 100m m entre el fulminante y la región del ICP. Esto baja la relación de transformación de iones a los radicales libres, pues los radicales libres tienen tiempos de extinción más largos que los iones. Ambas especies se necesitan en el proceso, pero demasiados iones pueden dar lugar a problemas del perfil, mientras que radicales más libres aumentan simple el tipo del grabado de pistas del silicio.

Acoplamiento Puramente Inductivo de la Potencia en la Región del ICP

Acoplamiento Puramente inductivo de la potencia en la región del ICP. Esto da una mejor uniformidad del plasma dentro de la región del ICP. El acoplamiento Capacitivo variará entre las partes impulsadas y conectadas a tierra de la bobina, causando diferencias en densidad del ión. Esta variación de la densidad del ión afectará a ambos la uniformidad del perfil, y puede causar efectos de la contaminación (tales como silicio del negro del `') si hay ataque contra el material del tubo del ICP.

Calefacción de las Líneas de las Paredes, de la Tapa y de Bomba

Las líneas de las paredes, de la tapa y de bomba deben ser heated. Esto reduce la deposición del polímero del fluocarbono en las regiones donde puede formar escamas y bajar como partículas en el fulminante. También disminuye la deposición de las pastas de azufre en la línea de bombeo y en la bomba de turbo, que puede causar problemas de la confiabilidad y del mantenimiento.

Líneas de Gas Mezcladas Cortas

Línea de gas mezclada Corta entre los controladores aéreos del flujo en masa y el compartimiento de proceso. Habrá un de retraso de tiempo entre la apertura de los controladores aéreos del flujo en masa y el gas que alcanza el compartimiento. La Custodia de la línea de gas mezclada cortocircuito disminuirá este retraso, dando un plazo de tiempos más cortos del paso de progresión.

Enfriamiento del Fulminante de la Eficacia Alta

Fulminante de la eficacia Alta que enfría para quitar calor del fulminante generado por el uso de potencias más altas del ICP y de tipos más altos del grabado de pistas

Un plan de sistema típico se muestra abajo:

 

Avances en El Proceso de Bosch

Cuando el proceso de Bosch fue introducido originalmente para las aplicaciones de MEM los índices más altos del grabado de pistas de silicio usando esta técnica estaban en la región de 3-5µm/min. Ahora las reclamaciones se hacen para el proceso de Bosch del grabado de pistas más que 50µm/minute. Sin Embargo, estos altos tipos del grabado de pistas sea solamente realizable en algunas circunstancias de áreas y como el proceso de Bosch utiliza el gas que trunca la transferencia entre el grabado de pistas isotrópico y la formación del polímero, de la aguafuerte expuestas muy inferiores a estos tipos deja generalmente flancos ásperos. Está también bien documentado que lograr estos altos tipos del grabado de pistas requiere flujos muy altos del gas de SF6 y los CF48 y las bombas turbomolecular grandes, que llevan a los altos costos de la propiedad. Éstos no se necesitan como la mayoría de aplicaciones en la práctica (dependiendo de los requisitos del dispositivo de la suavidad Etc. del flanco), no requieren tipos del grabado de pistas solamente en el rango de 5-20µm/min, e incluso no bajan tipos del grabado de pistas se requieren para producir los flancos lisos para las aplicaciones ópticas. En la práctica, lograr a la mayoría del dispositivo necesita, el proceso requiere mando y la transferencia exacta del gas, el corresponder con rápido del RF y el mando de presión rápido de la reacción que no sean posibles lograr a tipos más altos del grabado de pistas.

El Cuadro 1 muestra un resultado típico de un grabado de pistas a granel del silicio. Este proceso fue realizado en un fulminante de 150m m con modelado resiste el más de cerca de 30% del fulminante. Esto grabada el ácido hasta una tasa de 17microns/minute con un perfil vertical cercano. Los tipos más altos son logrados generalmente por potencias más altas del ICP con un tiempo más alto del grabado de pistas comparado al tiempo del polímero que puede llevar a una cierta ruptura del flanco debido a la película del polímero que no forma un cubrimiento completo del flanco del silicio. La uniformidad del Grabado De Pistas a través del fulminante era el ±3%.

Cuadro 1. grabado de pistas el 100µm profundo en 17µm/min

Cuadro 2. grabado de pistas profundo de 110 µm

Cuadro 2 demostraciones un proceso a granel del grabado de pistas grabado el ácido a un índice más lento del 10µm por minuto con los flancos verticales. Controlando las relaciones de transformación de la transferencia del gas, la presión y la potencia, la alta tasa tramitando hasta 10µm/min a través de grabados de pistas del fulminante se pueden lograr con los flancos lisos tal y como se muestra en de las figuras 4a.c., incluso en el 10:1 o mayores relaciones de aspecto

Figura 4a. a través de grabado de pistas del fulminante con los flancos lisos

Figura 4b. tosquedad del flanco

Figura 4C. a través de grabado de pistas del fulminante

Aguafuerte Relacionada de la Relación de Aspecto (ARDE)

Este problema se presenta cuando hay un rango de diversos fosos de la talla en un fulminante, que alcanzará profundidades que difieren en un rato dado. Esto se ve sin obstrucción en el Cuadro 5. Este efecto es geométrico, siendo más severo para los vias que para los fosos. En El Pasado esto podría ser optimizada solamente si el grabar el ácido a una capa soterrada del óxido o a la capa de SOI pero ahora controlando el ciclo de la deposición del proceso ARDE se puede reducir o eliminar tal y como se muestra en del Cuadro 6 que muestra los fosos que graban el ácido a los tipos similares a grabar el ácido grande de las zonas abiertas.

Cuadro 5. variación de la profundidad del Foso con ancho

Cuadro 6. Mando de ARDE

El Grabar El Ácido Hacia Abajo a una Capa Soterrada del Óxido

El Grabar El Ácido hacia abajo a una capa soterrada del óxido tiene sus propios peligros. La dificultad más grande consiste en controlar el comportamiento del proceso una vez que golpea la capa soterrada. Si el proceso se deja simple conectado para lograr un período regulado del sobre-grabado de pistas, éste causará el ` que hace muescas en', ve Figure7. Esto es un grabado de pistas que continúa en el óxido en las esquinas de la característica grabada el ácido. Esto es causada en parte cargando del óxido soterrado. Esto activa los iones en las esquinas de las características grabadas el ácido, quitando la protección del flanco en esa área. Esto permite ataque por la especie etchant, causando la aguafuerte lateral. Esto puede ser controlada controlando la energía del ión reduciendo la potencia del RF mientras que el grabado de pistas alcanza el interfaz conjuntamente con las relaciones de transformación del gas. La técnica lo más frecuentemente adoptada para eliminar es pulsar real la potencia de la platina en una frecuencia predeterminada. Esto reduce el aumento de la carga en el interfaz de SOI y reduce así hacer muescas en el interfaz - esto se puede ver en el Cuadro 8. La cantidad de hacer muescas en comparado con ciclo de trabajo se muestra en el cuadro 9 para diversas tallas del foso.

Cuadro 7. Que Hace Muescas En el interfaz soterrado del óxido

Cuadro 8. Mando de Hacer Muescas En el interfaz de SOI usando la Pulsación del RF

Cuadro 9. Gráfico que muestra mando de la muesca de SOI comparado con Ciclo de Trabajo

Aplicación Del Proceso de Bosch

La Aplicación Típica del proceso de Bosch se destaca abajo:

  • MEMS
  • Microfluidics
  • Médico

MEMS

Microfluidics

Médico

Resumen

El proceso de Bosch ofrece tipos más altos del grabado de pistas pero al precio de tosquedad del flanco. Para limitar esta tosquedad los tipos están generalmente en la región del 10-20µm, que es todavía más alto entonces el proceso del cryo. Para lograr los tipos ultra altos del grabado de pistas reclamados los flujos muy altos de los medios del proceso de Bosch del gas y requiere las bombas turbomolecular muy grandes, que dan lugar a un costo más alto de la propiedad. El proceso de Bosch también no ofrece los perfiles positivos muy buenos, que la poder de Cryo. El proceso del cryo también ha encontrado un mercado creciente en la aguafuerte de Nanostructures mientras que el proceso de Bosch deja conchas de peregrino en las paredes, que en la mayoría del caso es indeseable para la aplicación.

El proceso de Bosch y el proceso de Cryo encontrarán uso en el campo cada vez mayor de sensores y de actuadores integrados, pero Cryo tiene ventajas distintas en la arena del nanoscale. En el extremo, el utilizador debe decidir qué proceso será el más apropiado para su aplicación.

Fuente: “Comparación de los procesos del grabado de pistas para modelar altas características de la relación de aspecto y del nanoscale en silicio” por Tecnología del Plasma de los Instrumentos de Oxford.

Para más información sobre esta fuente visite por favor la Tecnología del Plasma de los Instrumentos de Oxford.

Date Added: Nov 26, 2010 | Updated: Sep 24, 2013

Last Update: 24. September 2013 05:46

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