Rimozione Libera di Stiction del Livello Sacrificale Organico nella Fabbricazione di MEMS

Da Yin Xu

Yin Xu, Vlad Tarasov, Wei Chen, Koukou Suu, ULVAC Technologies, Inc., Supervisore Senior, Process Engineering, Unità del Ruscello di 401 Grifone, Methuen, MA 01844, U.S.A., PH: (001) 978-686-7550, Fx: (001) 978-689-6301, Autore Corrispondente: yxu@us.ulvac.com

Estratto

La singola prima causa dell'errore del rendimento nella fabbricazione delle unità di MEMS è “stiction„: l'aderenza involontaria delle componenti strutturali ad una un altro o al substrato. Rilasci i trattamenti e le loro ricette specifiche devono essere sviluppate ed ottimizzate basato sulla combinazione di materiali strutturali e sacrificali in questione. In questo studio, la rimozione libera di stiction del livello sacrificale organico nel trattamento della versione di MEMS è discussa. Il livello sacrificale organico esposto ed incluso è rimosso tramite un trattamento remoto del plasma di microonda basata sull'impiego dell'ossigeno con una piccola quantità di fluoro in un modo privato. Questo trattamento provoca le strutture completamente rilasciate di MEMS senza errori di stiction.

Introduzione

Il montaggio dei Sistemi Micro-Elettrotipia-Meccanici (MEMS) derivati dall'industria dei circuiti integrati (IC), ma si è sviluppato nei sui propri modi e direzioni non preveduti mai dalle sue controparti di IC. Ora una disciplina altamente specializzata per diritto proprio, fabbricazione di MEMS utilizza non solo tutte tecniche moderne di trattamento di IC, ma anche i metodi novelli di montaggio ed i materiali non microelettronici di usi per creare i microsistemi completi con le strutture specializzate e lo spazio vuoto dentro la struttura. Le unità di MEMS hanno un'ampia varietà di applicazioni che realizzano le operazioni di base di trasduzione del segnale come i sensori ed azionatori. La natura unica delle unità di MEMS introduce le nuovi sfide e meccanismi di errore nel processo di fabbricazione, che è differente dal montaggio dell'unità di IC.

La singola prima causa dell'errore del rendimento nella fabbricazione delle unità di MEMS è “stiction„: l'aderenza involontaria delle componenti strutturali ad una un altro o al substrato. A causa della topografia complicata delle unità di MEMS, la loro area al rapporto del volume è molto alta, tipicamente 100:1 con 10.000: 1. Allo stesso tempo, sono fabbricate appena alcuni micron sopra il loro substrato supportante. La combinazione di queste caratteristiche rende le unità di MEMS molto suscettibili delle forze di superficie, che possono deviare i membri sospesi verso a vicenda o il substrato. Se la forza di deviazione è sufficiente forte, le strutture di MEMS possono contattare con e permanentemente aderire al substrato di fondo, causante l'errore di stiction.

I trattamenti della Versione e le loro ricette specifiche devono essere sviluppati ed ottimizzati basato sulla combinazione di materiali strutturali e sacrificali in questione. In questo lavoro, tutto il trattamento d'incenerimento del plasma asciutto è utilizzato per rimuovere il livello sacrificale organico del photoresist nel trattamento della versione del polisiliconico MEMS. Il livello sacrificale esposto ed incluso del photoresist è rimosso tramite un trattamento remoto del plasma di microonda basata sull'impiego dell'ossigeno di bassa temperatura con una piccola quantità di fluoro in un modo privato. Questo trattamento provoca le strutture completamente rilasciate di MEMS senza errori di stiction. I fabs Attuali possono usare questo trattamento della versione di MEMS con più alta capacità di lavorazione e più grande rendimento che i loro procedimenti classici.

Risultati

Il punto della versione nel trattamento di montaggio di MEMS incide selettivamente il livello sacrificale e rilascia le microstrutture, creanti le strutture micromeccaniche indipendenti quali le travi a sbalzo. Parecchi criteri importanti devono essere considerati qui: (i) Versione della struttura di MEMS senza errore di stiction, (ii) Alta rimozione del ashrate del livello sacrificale (in questo caso, photoresist), (iii) rimozione Completa del residuo, (iv) Alta selettività del livello sacrificale alla struttura di MEMS (in questo caso, la struttura di MEMS è fatta del polisiliconico).

Tutto Il lavoro è stato realizzato sul ULVAC Enviro TM asciutto resiste a e sistema di rimozione del polimero. Questo sistema comprende sia una sorgente a valle del plasma di microonda che una sorgente del plasma di non danno RIE per resiste a spogliare e pulizia del residuo. L'effetto della temperatura, il contenuto del fluoro, sorgente del plasma è studiato. Il trattamento libero della versione di stiction definitivo è una bassa temperatura, trattamento basato sull'impiego dell'ossigeno di microonda con una piccola quantità di fluoro. Il ashrate nominale del trattamento è circa 2 um/min e la selettività del livello sacrificale alla struttura di MEMS è circa 900: 1.

Figura 1. Selettività di photoresist al polisiliconico con la percentuale variante del gas del fluoro.

Copyright AZoNano.com, MANCEF.org

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

Last Update: 14. June 2013 09:25

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