Технология микросистем

Размещено на http://allbest.ru

Технология микросистем

1. Разработка технологической схемы изготовления сопла с круглым отверстием

Формирование сопла с круглым отверстием или тела произвольной формы в кремнии включает дополнительные шаги изготовления.Наиболее распространенным подходом является выращивание нанаправлении (100)пластины p-типа эпитаксиальный слой кремния с высокой концентрацией бора (>1Ч). Формирование сопла узорообразованием и травлением в слое p-типе кремния, используя стандартную литографию и плазменное травление (или РИТ-реактивно-ионное травление).Защитный слой из нитрида кремния осаждается на обеих сторонах пластины и рисунком в виде квадрата с обратной стороны. Двухсторонняя литография обеспечивает точное выравнивание между отверстием сопла и площадью на обратной стороне.Изготовление осуществляется с анизотропным травлением кремния от нижней стороны, используя KOH или TMAH. p-тип слой действует как остановка травления, таким образом сохраняя форму сопла.

Сопло с квадратным отверстием.

2. Материал защитной пленки Si3N4

Нитрид кремния - соединение с ковалентно-ионной связью, что определяет высокие диэлектрические свойства и твердость, низкие подвижность дислокаций и диффузионную подвижность. Своеобразная кристаллическая структура накладывает отпечаток на характер взаимодействия Si3N4 с тугоплавкими соединениями и металлами, сказывается на анизотропии некоторых физических свойств. Наконец, небольшой температурный коэффициент линейного расширения и низкая плотность делают нитрид кремния особенно привлекательным в качестве термопрочного и жаропрочного материала с высокими удельными характеристиками.

Нитрид кремния является эффективным Маскирующим материалом для многих щелочных растворов травления.

Применение нитрида кремния для получения пассивирующих слоев и масок для диффузии и окисления связано с тем, что этот материал образует великолепный барьер влаге, ионам щелочных металлов, атомам кислорода, фосфора и бора, препятствует формированию механических повреждений на поверхности кристаллов ИМС (интегральная микросхема) и обладает прекрасными изоляционными свойствами. В связи с этим не требуется использования дорогих металлокерамических корпусов при изготовлении ИМС, а можно ограничиться упаковкой более дешевых пластиковых корпусов.

3. Рассчитать режимы получения защитной пленки

Модель Дила-Гроува -- математическая модель, описывающая рост оксидных слоёв на поверхности различных материалов. В частности, используется для анализа термического окисления кремния при производстве полупроводниковых приборов.

Влажное окисление

Дано

Решение

мкм

Сухое окисление

4. Рассчитать режим получения стоп-слоя

травление пленка сопло

Остановка травления слоёв, может использоваться, чтобы резко замедлить скорость травления, обеспечивая крайнюю точку высокой абсолютной точности.

Технология электрохимического стоп-травления основана на процессах анодной пассивации при травлении кремния с обратно смещенным p-n-пepexoдом. Остановка травления достигается при подаче положительного потенциала на тонкий эпитаксиальный слой кремния n-типа посредством омического электрического контакта, в то время как электрический контакт к травящейся подложке кремнияр-типа осуществляется через травильный раствор с инертным электродом (рис5).

Рис. 5. Схема проведения процесса обработки с электрохимической остановкой'

5. Описать процесс фотолитографии

Литографией называется процесс формирования на поверхности подложки с помощью чувствительного материала защитного рельефного покрытия с изображением элементов топологии и последующего переноса изображения на подложку.

Под фотолитографией понимают процесс образования па поверхности подложки с помощью светочувствительных материалов локальных защитных участков пленки (микронзображение), рельеф которых повторяет рисунок топологии прибора или схемы, и последующего переноса этого микроизображения на подложку. Сущность процесса фотолитографии заключается в следующем. На поверхность специально обработанной пластины (подложки) наносят тонкий слой светочувствительного материала -- фоторезиста. После высыхания фоторезиста на исходной подложке образуется прочная пленка. Облучение- этой пленки фоторезиста через прижатый к ней фотошаблон (контактная печать) актиничного светом приводит к изменению ее свойств. Проявление и полимеризация пленки фоторезиста позволяют получить в ней рельеф нужного рисунка, т. е. открытые (свободные от пленки фоторезиста) и закрытые (наличие пленки фоторезиста) участки пленки. Образовавшийся в пленке фоторезиста рельеф определенного рисунка переносят на подложку.

Фоторезисторами называют светочувствительные вещества, изменяющие свои свойства, прежде всего растворимость, под действием актиничного света и устойчивые к кислотным и щелочным травителям. Под актиничным светом понимают световое излучение, воздействующее на фоторезист, вызывающее протекание фотохимических реакций и изменение растворимости облученных участков фоторезиста.

Процессы, происходящие в фоторезистах под действием света, подчиняются основным фотохимическим законам:

1) фотохимически активными являются только те световые лучи, которые поглощаются при реакции взаимодействия света с фоторезистом;

2) химическое действие света прямо пропорционально произведению интенсивности света на время его воздействия;

3) каждому поглощенному кванту света соответствует одна прореагировавшая молекула.

Фотошаблоны. Для проведения процессов фотолитографии в планарной технологии используют фотошаблоны.

Фотошаблоном в производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем принято называть плоскопараллельную пластину из прозрачного материала, на которой имеется рисунок, состоящий из сочетания прозрачных и непрозрачных для света определенной длины волны участков, образующих топологию прибора или группы приборов, многократно повторенных в пределах рабочего поля пластины.

6. Рассчитать режим анизотропного травления

Анизотропные травители известны как ориентационно-зависимые травители, потому что скорость их травления зависит от кристаллографического направления.

V_Si = 0.5 мкм/мин

Чтобы найти время травления пластинки нитрида кремния нужно знать ее толщину. В нашем случае толщина пластины составляет 0.5 мкм, скорость травления нитрида кремния зависит от способа травления как видно из таблицы. Воспользуемся самым быстрым травлением т.к. нам нужно вытравить отверстие до кремния, который в дальнейшем тоже нужно будет травить.

t = 0.5/0.2=2.5мин

После травления нитрида начинаем травить кремниевую подложку. Как минимум на 50 мкм в глубину.

t = 50/0.5 = 100мин

Итого время травления занимает 102.5 минуты.

Размещено на Allbest.ru