Boschen som är Processaa för att Etsa Mikro-Mekaniska System (MEMS) - Principer, Framflyttningar och Applikationer vid Oxford Instrumenterar PlasmaTeknologi

Täckte Ämnen

Att Uppnå Djupt Etsar i Fabriceringen av MEMS
Princip av den Processaa Boschen
Grunder av ett Bra Bosch EtsningSystem
     Fasta att Pumpa
     Fasta Svaret Samlas FlödesKontrollanter
     Avskiljande Mellan Rånet och ICP-Regionen
     Renodlat Induktivt Koppla Ihop av Driver i ICP-Regionen
     Värma Väggarna, Pumpar Locket och Fodrar
     Kort Blandat Gasar Fodrar
     Kyla för KickEffektivitetsRån
Framflyttningar i den Processaa Boschen
     Etsning för Anhörig för AspektFörhållande (ARDE)
     att Etsa Besegrar till ett Begravt OxidLagrar
Applikation av den Processaa Boschen
Summariskt

Att Uppnå Djupt Etsar i Fabriceringen av MEMS

De två van vid teknologierna uppnår etsar djupt i fabriceringen av mikro-electro-mekaniska system (MEMS) är den processaa Boschen, och det Lågtemperatur- Bearbetar. Både systemet och processaa utveckling över åren har tillåtet teknikerna till för- men grundaspekterna av varje att återstå samma. I den samma timescalen har vi sett den ökande betydelsen av nanoscaleetsning för Nano ImprintLithography, LagringsMassmedia Etc. Var MEMS strukturerar spänner djupgående från omkring 10µm upp till 500µm med typiska öppningar av >1µm. Även Om definitioner varierar, ser nanoscale vanligt strukturerar nedanför 100nm etsade upp till flera djupa mikroner. Det är svårt att använda den processaa Boschen för denna typ av strukturerar tack vare naturen av den processaa etsningen, cryoetsning lånar sig till detta särdrag storleksanpassar. Vi ska beskriver också ett alternativt bearbetar.

Principen av den Processaa Boschen

Bosch det processaa bruket en fluor baserad plasmakemi att etsa silikonerna som kombineras med ett processaa fluorocarbonplasma för att ge sidoväggpassivation och förbättrad selectivity till att maskera material. Ett färdigt etsar processaa cyklar etsar between, och avlagring kliver många tider att uppnå djupt, lodlinjen etsar profilerar. Den relies på källan gasar att vara bruten besegrar i entäthet plasmaregion, innan det ner rånet, som har ett litet, bara kontrollerad spänning för att tappa från plasmaet. Denna teknik kan inte utföras i reactive jon etsar system (RIE), som dessa har det felt att balansera av joner för att frigöra radikal art. Detta balanserar kan uppnås i kick-täthet plasmasystem (HDP). Som används bredast, bildar av induktivt koppla ihop för HDP-bruk som frambringar dentäthet plasmaregionen så, är bekant som kopplat ihop plasma för ` inductively' (ICP). Sulphurhexafluoriden (SF6) är källan gasar van vid ger fluorn för silikonetsning. Denna molekyl ska bryter klart upp i kick-täthet plasma för att frigöra fri radikal fluor. Sidoväggpassivationen och maskerar skydd ges av octofluorocyclobutane (c-CF48), en cyklisk fluorocarbon, som bryter öppet till jordbruksprodukterCF, 2 och kedjar longer radikaler i dettäthet plasmaet. Dessa sätter in klart, som fluorocarbonpolymern på tar prov att etsas. Profilera, etsar klassar, och all som selectivity till den materiella maskera är kontrolleras, genom att justera etsa, kliver effektivitet, kliver avlagringen effektivitet, eller förhållandet av tider av tvåna kliver. Det processaa är förhållandevis okänsligt till avkrävanaturen av photoresisten, till graden att den inte behöver den hårda bakningen av motstå före etsning. I faktum är den bäst att undvika hög temperatur bakar av motstår, som denna orsakar variation i motstå profilerar, som kan orsaka maskerar nedgångproblem på bestämt strukturerar.

Grunderna av ett Bra Bosch EtsningSystem

Grunderna av ett bra Bosch etsningsystem är beskrivit nedanfört; Det finns ett nummer av viktiga särdrag av utrustningen som används för Bosch att bearbeta som skilja sig åt från det normalaICP-system:

  • Fasta att Pumpa
  • Fasta Svaret Samlas FlödesKontrollanter
  • Avskiljande Mellan Rånet och ICP-Regionen
  • Renodlat Induktivt Koppla Ihop av Driver i ICP-Regionen
  • Värma Väggarna, Pumpar Locket och Fodrar
  • Kort Blandat Gasar Fodrar
  • Kyla för KickEffektivitetsRån

Fasta att Pumpa

För att uppnå kick etsa klassar, det är nödvändigt beträffande att använda kickflöden av processaa gasar. Detta kan endast uppnås på önskad pressar, genom att använda att pumpa för kickeffektivitet. I allmänhet detta pumpar hjälpmedlet som använder en större kapacitet Turbomolecular, än skulle normalt var ansedd nödvändig för storleksanpassa av kammaren/pressa, och dra tillbaka detta med en roterande anslåkickkapacitet pumpa.

Fasta Svaret Samlas FlödesKontrollanter

Fasta svaret samlas flödeskontrollanter är nödvändigt för den Processaa Boschen.

Avskiljande Mellan Rånet och ICP-Regionen

Avskiljande för Minimi 100mm mellan rånet och ICP-regionen. Detta fäller ned förhållandet av joner till fria radikaler, som de fria radikalerna har longer att förfalla tider än jonerna. Båda art behövs i det processaa, men för många joner kan resultera in profilerar problem, förhöjning för radikaler för stunder friare enkelt som silikonerna etsar klassar.

Renodlat Induktivt Koppla Ihop av Driver i ICP-Regionen

Renodlat induktivt koppla ihop av driver i ICP-regionen. Detta ger bättre likformighet av plasma inom ICP-regionen. Kapacitivt ska koppla ihop varierar mellan de drivande och jordning delarna av spolen och att orsaka skillnader i jontäthet. Denna variation av ska affekten för jonen den täthet båda profileralikformigheten, och kan orsaka förorening verkställer (liksom `-svartsilikoner) om det finns attack på det materiella ICP-röret.

Värma Väggarna, Pumpar Locket och Fodrar

Väggarna, lock och pumpar fodrar bör värmas. Detta förminskar avlagringen av fluorocarbonpolymern i regioner var den kan flingan och nedgången som partiklar på rånet. Det minimerar också avlagringen av sulphursammansättningar i pumpa fodrar, och på turboen pumpa, som kan orsaka pålitlighets- och underhållsproblem.

Kort Blandat Gasar Fodrar

Kort blandat gasar fodrar mellan samlasflödeskontrollanterna och den processaa kammaren. Det ska finns en tidfördröjning mellan öppna för samlasflödeskontrollanterna och gasa som ner kammaren. Hålla det blandat gasa fodrar den ska kort stavelse minimerar denna fördröjning, att låta som är kortare, kliver tider.

Kyla för KickEffektivitetsRån

Kickeffektivitetsrånet som kyler för att ta bort, värmer från rånet som frambrings av bruket av högre ICP-överhet, och högre etsa klassar

En typisk systemorientering visas nedanfört:

 

Framflyttningar i den Processaa Boschen

Etsa klassar av silikoner som använder denna teknik, var i regionen av 3-5µm/min, Då den processaa Boschen introducerades ursprungligen för MEMS applikationer det högst. Fordrar Nu göras för Boschen som är processaa av, etsar av mer än 50µm/minute. Emellertid dessa etsar kicken klassar är endast uppnåeligt under några omständigheter av mycket lågt utsatt områden och som Bosch det processaa bruket gasar att hugga av växling mellan isotropiskt etsar och, polymerbildande, etsning på dessa klassar lämnar vanligt grova sidoväggar. Den är också väl - dokumenterat det som uppnår dessa etsar kicken, klassar kräver mycket kick gasar flöden av både SF, 6 och CFEN48 och stort turbomolecular pumpar, som bly- till kicken kostar av äganderätt. Dessa behövs inte, som mest applikationer i praktiskt benämner (beroende av apparatkraven av sidoväggsmoothness Etc.), kräver etsar klassar endast i spänna av 5-20µm/min, och även lägre etsa klassar krävs till jordbruksprodukter slätar sidoväggar för optiska applikationer. I praktiken behöver att uppnå majoriteten av apparaten, kräver det processaa preciserar gasar kontrollerar och koppla snabb RF som matchar och, fastar svar pressar kontrollerar som inte är möjligheten som ska uppnås på higher, etsar klassar.

Figurera shows 1 som ett typisk resultat från en bulk silikon etsar. Detta processaa utfördes på ett 150mm rån med mönstrat motstår över omkring 30% av rånet. Detta som etsas på en klassa av 17microns/minute med en near lodlinje, profilerar. Det högre klassar uppnås vanligt av högre ICP-överhet med higher etsar tid som jämförs till polymertid som kan leda till något sidoväggsammanbrott, tack vare som polymern filmar inte bilda en färdig täckning av silikonsidoväggen. Etsa likformighet över rånet var ±3%.

Figurera 1. djupa 100µm etsar på 17µm/min

Figurera 2. 110 som µm etsar djupt

Figurera 2 shows som en i stora partier etsar processaa som etsas på ett långsammare, klassar av 10µm per minimalt med lodlinjesidoväggar. Pressa och driva, hög frekvens som bearbetar 10µm/min till och med rånet, etsar upp till kan uppnås med slätar sidoväggar, som visat in figurerar 4a.c., även på 10:1 eller mer stor aspektförhållanden Genom att kontrollera gasaväxlingförhållandena

Figurera 4a. till och med rånet etsa med slätar sidoväggar

Figurera 4b. sidoväggroughness

Figurera 4C. till och med rånet etsa

Etsning för Anhörig för AspektFörhållande (ARDE)

Detta problem uppstår, när det finns en spänna av olikt storleksanpassar diken på ett rån, som ska räckvidden som skilja sig åt djup i en given tid. Detta ses klart in Figurerar 5. Detta verkställer är geometriskt och att vara strängare för vias än för diken. I förflutnan kunde detta endast optimeras, om etsa till ett begravt oxidlagrar eller SOI-lagrar, men, genom att kontrollera avlagringen, cykla nu av den processaa ARDEN kan endera förminskas eller avlägsnas, som visat in Figurera 6 vilka showsdiken som etsar på liknande klassar till stora öppna områden att etsa.

Figurera 5. Dikedjupvariation med bredd

Figurera 6. Kontrollera av ARDE

att Etsa Besegrar till ett Begravt OxidLagrar

att Etsa besegrar till ett begravt oxidlagrar har dess eget äventyrar. Den största svårigheten är, i att kontrollera uppförandet av det processaa, när den slår det begravde lagrar. Om det processaa lämnas enkelt på för att uppnå tajmad, över-etsa perioden, ska denna orsakar ` som göra hack i', ser Figure7. Detta är fortsätta etsar in i oxiden på tränga någon av det etsade särdrag. Detta orsakas delvis, genom att ladda av den begravde oxiden. Detta skjuter jonerna in i tränga någon av de etsade särdragen och att ta bort område för sidoväggskydd däri. Detta låter attack vid den etchant arten och att orsaka sidoetsning. Detta kan kontrolleras, genom att kontrollera jonenergin vid förminskande RFEN, driver, som etsa ner ha kontakt i kombination med gasaförhållandena. Tekniken som adopteras vanligast för att avlägsna, är faktiskt att pulsera skrivmaskinsvalsen driver på en förutbestämd frekvens. Detta förminskar laddningsuppbyggnaden på SOIEN har kontakt och förminskar thus göra hack i på ha kontakt - detta kan ses in Figurerar 8. Beloppet av att göra hack i kontra arbetsuppgift cyklar visas in figurerar 9 för olikt dike storleksanpassar.

Figurera 7. att Göra hack i på den begravde oxiden har kontakt

Figurera 8. Kontrollera av att Göra hack i på SOI har kontakt genom att använda att Pulsera för RF

Figurera 9. Grafvisningen SOI göra hack i kontrollerar vs. Arbetsuppgift Cyklar

Applikation av den Processaa Boschen

Den Typiska Applikationen av den processaa Boschen är markerat nedanfört:

  • MEMS
  • Microfluidics
  • Läkarundersökning

MEMS

Microfluidics

Läkarundersökning

Summariskt

Boschen som processaa erbjudanden etsar higher, klassar men på kosta av sidoväggroughness. Att begränsa denna roughness klassar är vanligt i regionen av 10-20µm, som är stilla högre därefter den processaa cryoen. Att uppnå kicken etsa ultra klassar fordrat för Boschen som processaa kickflöden för hjälpmedel av gasar mycket, och kräver mycket stora turbomolecular pumpar, som resulterar i ett högre kostar av äganderätt. Den processaa Boschen erbjuder också inte den mycket bra realiteten profilerar, som den Cryo canen. Den processaa cryoen har också funnit växa marknadsför i etsningen av Nanostructures, som den processaa Boschen lämnar kammusslor i väggarna, som i mest fall är oönskad för applikationen.

Den Båda processaa och Cryo processaa ska fyndBoschen bruk i växa sätter in av inbyggda avkännare och utlösare, men Cryo har distinkt fördelar i nanoscalearenaen. Slutligen måste användaren avgöra att vilket processaa som ska är anslår mest för deras applikation.

Källa: ”Etsar Jämförelsen av bearbetar för att mönstra kickaspektförhållande, och nanoscalesärdrag i silikoner” vid Oxford Instrumenterar PlasmaTeknologi.

För mer information på denna källa behaga besök Oxford Instrumenterar PlasmaTeknologi.

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

Last Update: 24. September 2013 05:47

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit