Démontage Libre de Stiction d'une Couche Sacrificatoire Organique à la Fabrication de MEMS

Par Yin Xu

Yin Xu, Vlad Tarasov, Wei Chen, Koukou Suu, ULVAC Technologies, Inc., Superviseur Supérieur, Ingénierie de Procédés, Lecteur de Ruisseau de 401 Griffons, Methuen, MAMANS 01844, ETATS-UNIS, PH : (001) 978-686-7550, Fx : (001) 978-689-6301, Auteur Correspondant : yxu@us.ulvac.com

Résumé

La première cause unique de la défaillance de rendement à la fabrication des dispositifs de MEMS est « stiction » : l'adhérence involontaire des composants structurels à un un un autre ou au substrat. Relâchez les procédés et leurs recettes particulières doivent être développées et ont optimisé basé sur la combinaison des matériaux structurels et sacrificatoires concernés. Dans cette étude, le démontage libre de stiction d'une couche sacrificatoire organique dans le procédé de release de MEMS est discuté. La couche sacrificatoire organique exposée et incluse est retirée par un procédé distant de plasma d'hyperfréquences à base d'oxygène avec d'un peu du fluor d'une voie de propriété industrielle. Ce procédé a comme conséquence les structures entièrement relâchées de MEMS sans défaillances de stiction.

Introduction

La fabrication du Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) dérivé de l'industrie de circuits intégrés (IC), mais s'est développée de ses propres voies et sens non jamais anticipés par ses homologues d'IC. Maintenant une discipline hautement spécialisée en soi, fabrication de MEMS emploie non seulement toutes les techniques modernes de procédé d'IC, mais également méthodes nouvelles de fabrication et matériaux non-microélectroniques d'utilisations pour produire les microsystèmes complets avec les structures sophistiquées et l'espace vide à l'intérieur de la structure. Les dispositifs de MEMS ont une grande variété d'applications exécuter des fonctionnements de base de transduction du signal comme senseurs et déclencheurs. La seule nature des dispositifs de MEMS introduit des défis et des mécanismes de défaillance neufs dans le processus de fabrication, qui est différent de la fabrication de dispositif d'IC.

La première cause unique de la défaillance de rendement à la fabrication des dispositifs de MEMS est « stiction » : l'adhérence involontaire des composants structurels à un un un autre ou au substrat. À cause de la topographie compliquée des dispositifs de MEMS, leur surface au taux de volume est très élevée, type 100:1 par 10.000 : 1. En même temps, ils sont fabriqués juste quelques microns au-dessus de leur substrat supportant. La combinaison de ces caractéristiques rend des dispositifs de MEMS très susceptibles des forces de surface, qui peuvent guider les membres suspendus vers l'un l'autre ou le substrat. Si la force de déflexion est suffisamment intense, les structures de MEMS peuvent entrer en contact avec et de manière permanente adhérer au substrat fondamental, entraînant la défaillance de stiction.

Des procédés de Release et leurs recettes particulières doivent être développés et ont optimisé basé sur la combinaison des matériaux structurels et sacrificatoires concernés. Dans ce travail, un tout le procédé de incinèration de plasma sec est employé pour retirer la couche sacrificatoire organique de vernis photosensible dans le procédé de release du polysilicium MEMS. La couche sacrificatoire exposée et incluse de vernis photosensible est retirée par un procédé distant de plasma d'hyperfréquences à base d'oxygène de basse température avec d'un peu du fluor d'une voie de propriété industrielle. Ce procédé a comme conséquence les structures entièrement relâchées de MEMS sans défaillances de stiction. Les fabs Existants peuvent utiliser ce procédé de release de MEMS avec le haut débit et le plus grand rendement que leurs procédés classiques.

Résultats

La phase de release dans le procédé de fabrication de MEMS corrode sélecteur la couche sacrificatoire et sort les microstructures, produisant les structures micromécaniques autonomes telles que les poutres en porte-à-faux. Plusieurs critères importants doivent être considérés ici : (i) Release de structure de MEMS sans défaillance de stiction, (ii) enlèvement Élevé d'ashrate de la couche sacrificatoire (dans ce cas, vernis photosensible), (iii) enlèvement Complet de résidu, (iv) sélectivité Élevée d'une couche sacrificatoire à la structure de MEMS (dans ce cas, la structure de MEMS est faite en polysilicium).

Tout Le travail a été effectué sur l'ULVAC Enviro TM sec résistent et système de démontage de polymère. Ce système comporte une source en aval de plasma d'hyperfréquences et une source de plasma des non-dégâts RIE pour résistent éliminer et nettoyage de résidu. L'effet de la température, teneur de fluor, source de plasma est vérifié. Le procédé libre de release de stiction final est une basse température, procédé à base d'oxygène d'hyperfréquences avec d'un peu du fluor. L'ashrate nominal du procédé est environ 2 um/min, et la sélectivité d'une couche sacrificatoire à la structure de MEMS est environ 900 : 1.

Le Schéma 1. Sélectivité du vernis photosensible au polysilicium avec le pourcentage variable de gaz de fluor.

Droit d'auteur AZoNano.com, MANCEF.org

Date Added: Feb 23, 2012 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 09:18

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