Вариант 1. Проведение процесса жидкостного анизотропного травления кремния
и расчёт параметров готовой структуры
Приступать к выполнению работы можно, лишь ознакомившись с инструкцией по технике безопасности при проведении лабораторных работ на участке технохимии.
Оборудование и материалы:
Ванна для травления пластин, микрометр, микроскоп, секундомер.
Для исследования техпроцесса анизотропного травления берется стандартная пластина кремния (110) с нанесенными защитными слоями на лицевой и обратной стороне. Со стороны травления Si сформированы специальные маски под каждый чувствительный элемент кристалл электромеханического датчика.
Последовательность выполнения операций:
1. Подготовить ванну для проведения процесса травления.
1.1. Приготовить раствор КОН из расчета: 330 мг КОН на 670 мл воды (действовать в соответствии с инструкцией по технике безопасности) или взять готовый.
1.2. Поместить емкость с травителем в ванну с водой.
1.3. Установить регулятор температуры ванны на 95оС и включить нагрев.
2. Произвести предварительный обмер пластины.
2.1. В окнах специальных тестовых структур в центре и на перефирии пластины измерить исходную толщину Н кремниевой пластины с помощью микрометра.
2.2. Определить начальные размеры маски (А) и линейные размеры компенсаторов (l) с помощью оптического микроскопа.
2.3. Проконтролировать качество сформированной маски и точность ее ориентации относительно базового реза пластины.
3. Провести снятие остаточного окисла в окнах маски путем травления пластины в буферном травителе в течении нескольких секунд.
4. Промыть пластину в деионизованной воде.
5. В специальной подставке осторожно опустить пластину в готовый травитель. Закрыть крышку ванны. Засечь время.
6. Через определенное время t (30, 60 мин) вынуть пластину из травителя.
7. Промыть в деионизованной воде. Просушить.
8. Произвести промежуточный обмер пластины.
8.1. В соответствующих местах пластины измерить остаточную толщину мембран h1.
8.2. С помощью оптического микроскопа оценить размеры дна остаточной мембраны а1 и остаточную длину компенсатора l1
8.3. Проконтролировать качество травления дна, боковых стенок и стабильности маски.
9. Продолжить травление пластины до следующего обмера исходя из рассчитанных скоростей травления и необходимой толщины мембраны.
10. Закончить процесс травления.
10.1. Вынуть пластину из травителя.
10.2. Промыть в деионизованной воде.
10.3. Произвести сушку в центрифуге.
10.4. Произвести окончательный контроль размеров
10.5. Выключить нагрев ванны.
11. Записать параметры процесса и контрольные размеры мембраны.
Вариант 2. Расчет маски для жидкостного анизотропного травления кремния на основе измерений готовой структуры
Оборудование и материалы:
Волоконно-оптический цифровой микроскоп Hirox KH-7700,
Последовательность операций выполнения:
1. Получить микромеханическую структуру, сформированную на основе кремния методом жидкостного анизотропного травления.
2. Установить объектив MXG-10C на микроскоп Hirox KH-7700
3. Включить микроскоп Hirox KH-7700
4. Включить блок управления объективом СТ-7
5. Установить линзу с необходимым увеличением
6. Установить на предметный столик микроскопа чашку Петри с исследуемыми образцами.
7. Сфотографировать общий вид полученной структуры, определить геометрические размеры сформированной структуры
8. Определить глубину травления кремния
9. Построить трёхмерную модель структуры, подобрав режим трёхмерного синтеза для исследуемой структуры
10. Определить глубину травления (H-h) с использованием данных трёхмерного представления
11. Определить угол травления с использованием данных трёхмерного представления
12. Сохранить полученные результаты измерений
13. Выйти из режима трёхмерного представления.
14. Выключить микроскоп.
Содержание отчета
Вариант 1.
1. Цель работы.
2. Описание установки.
3. Описание последовательности операций и технологических режимов.
4. Расчетная часть
- Рассчитать скорость травления базовой ориентации кремния.
- Рассчитать коэффициент углового подтравливания (при наличии соответствующих компенсаторов).
- Рассчитать необходимое время травления мембраны (до заданной толщины h).
- Рассчитать размеры мембраны при заданной толщине.
Нарисовать форму маски и конечную форму мембраны.
5. Выводы по работе.
Вариант 2.
1. Цель работы.
2. Описание установки.
3. Описание последовательности операций и технологических режимов.
4. Фотографии структур, сформированных методом анизотропного травления, выданных преподавателем для проведения работ.
5. Трёхмерную модель структуры или фрагмента структуры
6. Результаты измерений
7. Расчётная часть
- Рассчитать необходимое время травления структуры до толщины h.
- Рассчитать форму и размер исходной маски.
- Рассчитать длину углового компенсатора (коэффициент углового подтравливания K считать равным 2,6).
- Нарисовать эскиз маски с основными размерами.
- Провести моделирование процесса жидкостного анизотропного травления и сравнить полученную форму структуры с реальной структурой.
8. Выводы по работе.
Контрольные вопросы.
1. Сущность анизотропного травления кремния.
2. Требования, предъявляемые к процессу формирования упругих элементов электромеханических датчиков методом анизотропного жидкостного травления.
3. Чем определяется форма фигуры травления.
4. Форма фигур травления на плоскости (100) Si.
5. Виды ориентационно-чувствительных травителей кремния и их применение.
6. Как рассчитывается размер компенсатора углового растравливания.
7. Как лучше осуществить контроль процесса травления при формировании толстых мембран?
8. Для чего необходима строгая ориентация маски для травления относительно базового среза пластины?
Литература
1. З.Ю.Готра. Технология микроэлектронных устройств. Справочник. -М.:Радио и связь, 1991.
2. В.И.Ваганов. Интегральные тензопреобразователи. -М.: Энергоатомиздат, 1983.