Способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур

Авторы патента:

Былинкин Сергей Федорович (RU)

Шипунов Андрей Николаевич (RU)

H01L21/308 - с использованием масок (H01L 21/3063,H01L 21/3065 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2437181:

Открытое акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") (RU)

Изобретение относится к приборостроению и может применяться при изготовлении полупроводниковых микромеханических устройств, например чувствительных элементов интегральных датчиков. Сущность изобретения: в способе изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур на кремниевой пластине создают защитный слой, формируют в нем последовательными операциями фотолитографии и травления структуру заданного профиля до появления кремния в области ее максимальной глубины, а затем по очереди травят кремний и оставшийся защитный слой до получения заданного профиля. Согласно изобретению после создания защитного слоя и перед первой операцией фотолитографии по поверхности защитного слоя создают контрастный слой из материала, отличающегося от материала защитного слоя, а после каждой операции фотолитографии перед травлением защитного слоя стравливают контрастный слой. Изобретение обеспечивает повышение точности изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур. 10 ил.

Известен способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур [1], заключающийся в том, что на защитный слой кремниевой пластины наносят фоторезист, при помощи фотолитографии формируют контур в фоторезисте, удаляют защитный слой в контуре фоторезиста до появления кремния, вытравливают кремний до нужной глубины, после чего производят повторные операции до формирования в кремнии заданного профиля.

Недостатками известного способа являются:

- неравномерность нанесения пленки фоторезиста на полученную рельефную поверхность;

- разрывы пленки фоторезиста на острых кромках травленной поверхности;

- большая толщина в протравленных канавках.

Это приводит к большой трудоемкости проведения операции фотолитографии и к большому количеству брака.

Прототипом предлагаемого технического решения является способ [2], при котором формируют структуру заданного профиля в защитном слое при помощи последовательных операций фотолитографии и травления, создают заданный профиль в кремнии путем чередования операций травления защитного слоя и кремния.

Недостатком такого способа является сложность и неточность совмещения фотошаблонов при 2-й и последующих операциях фотолитографии относительно контура, сформированного после 1-й фотолитографии. Трудности совмещения фотошаблонов возникает из-за недостаточной видимости контура через нанесенный фоторезист.

Задачей изобретения является повышение точности изготовления глубо-копрофилированных кремниевых структур.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур, заключающемся в создании на кремниевой пластине защитного слоя, формировании в нем последовательными операциями фотолитографии и травления структуры заданного профиля до появления кремния в области максимальной глубины структуры и последующем чередовании травления кремния и оставшегося защитного слоя до получения в кремнии заданного профиля, согласно изобретению после создания защитного слоя и перед первой операцией фотолитографии на поверхности защитного слоя создают контрастный слой из материала, отличающегося от материала защитного слоя, а после каждой операции фотолитографии перед травлением защитного слоя стравливают контрастный слой.

Существенным отличием предложенного способа от известного является создание контрастного слоя из материала, отличающегося от материала защитного слоя, в результате чего сформировавшийся контур в защитном слое после 1-й фотолитографии отчетливо виден на фоне контрастного слоя, что повышает точность создания глубокопрофилированных кремниевых структур за счет уменьшения погрешности совмещения фотошаблонов.

На чертежах фиг.1-10 показана последовательность операций, применяемых для реализации предложенного способа. На кремниевой пластине 1 создается защитный слой 2, на котором расположен контрастный слой 3. Поверх контрастного слоя 3 нанесен фоторезист 4, в котором формируются окна 5 и образуется структура 6 заданного профиля 7.

Пример реализации предложенного способа описан ниже.

На кремниевой пластине 1 создают защитный слой 2, например, из пленки окисла кремния толщиной 2 мкм (фиг.1). На защитный слой 2 наносят контрастный слой 3, например, из пленки алюминия толщиной 1 мкм (фиг.2). Проводят операцию фотолитографии, заключающуюся в нанесении фоторезиста 4 на контрастный слой 3 (фиг.3), экспонировании через фотошаблон, проявлении и термообработке фоторезиста 4. На фиг.4 изображены сформированные окна 5 в фоторезисте 4 после его проявления. В местах сформированных окон 5 стравливают контрастный слой 3 до появления защитного слоя 2 (фиг.5). Затем вытравливают защитный слой 2 до нужной глубины (фиг.6) и удаляют оставшуюся пленку фоторезиста 4 со всей пластины 1. Последовательными операциями фотолитографии и травления формируют структуру 6 заданного профиля в защитном слое 2 кремниевой пластины 1 (фиг.7) до появления кремния в области максимальной глубины структуры 6 заданного профиля, после чего смывают фоторезист 4 и удаляют контрастный слой 3 (фиг.8). В травителях, не реагирующих или плохо реагирующих с защитным слоем 2, вытравливают кремний до нужной глубины (фиг.9). Затем, чередуя травление защитного слоя 2 до вскрытия следующего контура и травление кремния, получают заданный профиль 7 в кремнии, после чего удаляют весь защитный слой 2 с кремниевой пластины 1 (фиг.10).

В результате применения предложенного способа повысилась точность изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур.

Источники информации

1. Пресс Ф.П. Фотолитографические методы в технологии полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. - М.: Советское радио, 1978, с.78, 79.

2. Авторское свидетельство СССР 1228720, кл. H01L 21/306, опубл. 1995 (прототип).

Способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур, заключающийся в создании на кремниевой пластине защитного слоя, формировании в нем последовательными операциями фотолитографии и травления структуры заданного профиля до появления кремния в области максимальной глубины структуры и последующем чередовании травления кремния и оставшегося защитного слоя до получения в кремнии заданного профиля, отличающийся тем, что после создания защитного слоя и перед первой операцией фотолитографии на поверхности защитного слоя создают контрастный слой из материала, отличающегося от материала защитного слоя, а после каждой операции фотолитографии перед травлением защитного слоя стравливают контрастный слой.

Изобретение относится к технологии изготовления кремниевых микро- и наноэлектронных устройств. .

Способ получения нанослоев // 2425794

Изобретение относится к технологии формирования наноэлектронных структур. .

Способ фотолитографии // 2399116

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, а также однослойных и многослойных печатных плат для радиоэлектронной аппаратуры.

Способ изготовления наносенсора // 2359359

Изобретение относится к микро- и наноэлектронике и может быть использовано в производстве интегральных кремниевых химических и биосенсоров для автоматизированного контроля окружающей среды, в экологии, в химическом производстве, в биологии и медицине.

Способ компенсации растрава внешних углов фигур травления на кремниевых пластинах с ориентацией поверхности (100) // 2331137

Изобретение относится к области технологических процессов изготовления микросистемной техники. .

Способ фотолитографии // 2325000

Способ получения рельефа в диэлектрической подложке // 2318268

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано для получения рельефа в диэлектрических и пьезоэлектрических подложках, содержащих в своем составе двуокись кремния, при изготовлении микромеханических приборов, кварцевых резонаторов и т.д.

Способ изготовления полупроводниковых приборов // 2302684

Изобретение относится к области производства полупроводниковых кремниевых приборов. .

Способ изготовления упругого элемента микромеханического устройства // 2300823

Изобретение относится к области приборостроения и может применяться для изготовления упругих элементов, используемых, в частности, для подвеса чувствительных масс микромеханических измерительных устройств, например кремниевых гироскопов и акселерометров.

Способ защиты углов трехмерных микромеханических структур на кремниевой пластине при глубинном анизотропном травлении // 2220475

Изобретение относится к микромеханике, преимущественно к технологии изготовления микропрофилированных интегральных механоэлектрических тензопреобразователей, и может быть использовано при разработке и производстве интегральных датчиков механических величин или микроэлектромеханических систем, содержащих трехмерные кремниевые микроструктуры.

Способ изготовления чувствительных элементов микромеханических систем // 2439741

Изобретение относится к технологии изготовления чувствительных элементов микроэлектромеханических систем

Способ обработки подложек и подложка, обработанная этим способом // 2459312

Изобретение относится к обработке подложек для получения вогнуто-выпуклой структуры

Способ изготовления чувствительного элемента датчика давления жидких и газообразных сред // 2465681

Изобретение относится к технологии изготовления упругих элементов микроэлектромеханических измерительных систем

Жидкая композиция, способ получения кремниевой подложки и способ получения подложки для головки для выброса жидкости // 2468467

Изобретение относится к жидкой композиции, способу получения кремниевой подложки и к способу получения подложки для головки для выброса жидкости

Способ формирования рельефа из электронного или фотонного материала // 2495515

Изобретение относится к способу формирования рельефа из электронных и фотонных материалов и структурам и устройствам, изготовленным с использованием этого способа. Способ формирования рельефа из электронного или фотонного материала на подложке включает обработку поверхности подложки путем осаждения слоя модификации поверхностной энергии и структурирования упомянутого слоя модификации поверхностной энергии, чтобы обеспечить упомянутую поверхность рисунком, определяющим, где должен присутствовать упомянутый электронный или фотонный материал, формирование пленки из упомянутого электронного или фотонного материала на упомянутой подложке, причем пленка заполняет упомянутый рисунок, перекрывает края упомянутого рисунка и имеет области, простирающиеся за упомянутые края упомянутого рисунка, и наслоение адгезива на нижележащий материал и отрывание указанного адгезива для избирательного удаления областей упомянутого электронного или фотонного материала из упомянутой пленки с оставлением на упомянутой подложке упомянутого структурированного электронного или фотонного материала и упомянутого слоя модификации поверхностной энергии. Изобретение обеспечивает создание новой простой технологии формирования рельефа, которая позволяет структурировать полупроводниковые полимеры с высоким разрешением. 7 н. и 22 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ формирования монокристаллических нанопроводников в матрице из собственного оксида // 2503084

Изобретение относится к технологии создания сложных проводящих структур и может быть использовано в нанотехнологии, микроэлектронике для создания сверхминиатюрных приборов, интегральных схем и запоминающих устройств. Изобретение направлено на обеспечение формирование монокристаллических нанопроводников заданной геометрии в матрице собственного оксида. Способ формирования монокристаллических нанопроводников в матрице из собственного оксида включает нанесение на поверхность монокристаллической пластины маски с требуемой топологией формируемого монокристаллического нанопровода, травление открытых участков монокристаллической пластины с обеспечением отрицательных углов наклона стенок вытравливаемых углублений к исходной поверхности без нарушения сплошности материала пластины и последующее окисление монокристаллической пластины до смыкания оксида вокруг сохраненного в виде выступа проводящего вещества. Указанный результат достигается также тем, что перед проведением процесса окисления производится полное или частичное удаление маски. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур // 2539767

Изобретение относится к изготовлению конструктивных элементов микромеханических приборов на кремниевых монокристаллических подложках. Изобретение обеспечивает снижение трудоемкости изготовления и повышение качества структур. Способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур включает нанесение защитной пленки на плоскую пластину из монокристаллического кремния с ориентацией поверхности в плоскости (100), нанесение на нее с двух сторон защитного слоя фоторезиста, проведение одно-двухсторонней фотолитографии, вскрытие окон в защитной пленке, повторное нанесение защитной пленки, проведение одно-двухсторонней фотолитографии, вскрытие окон меньшего размера до поверхности пластины, проведение анизотропного травления в образовавшемся окне, стравливание защитной пленки и проведение анизотропного травления. Представлены альтернативные способы изготовления глубокопрофилированных структур. 5 ил.

Микроструктурные элементы для селекции электромагнитного излучения и способ их изготовления // 2548945

Использование: для селекции электромагнитного излучения. Сущность изобретения заключается в том, что микроструктурный элемент выполнен в виде перфорированной сеточной структуры, объем которой в основном выполнен из полимерной пленки и вся ее поверхность, включая внутренние полости, металлизирована. Технический результат: обеспечение возможности формирования перфорированных пленок в диапазоне толщин от нескольких микрометров до нескольких миллиметров. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ микропрофилирования кремниевых структур // 2559336

Изобретение относится к приборостроению и может применяться для изготовления конструктивных элементов микромеханических приборов на кремниевых монокристаллических подложках, а именно упругих подвесов и всего чувствительного элемента в целом, например для микромеханических акселерометров и гироскопов. Изобретение обеспечивает снижение трудоемкости изготовления и повышение качества структур. Способ микропрофилирования кремниевых структур включает нанесение защитной пленки на пластину из монокристаллического кремния, формирование из защитной пленки локальной маски в области формирования микропрофиля, анизотропное травление пластины монокристаллического кремния, нанесение защитной пленки, нанесение слоя поликристаллического кремния, анизотропное травление поликристаллического кремния, окисление поликристаллического кремния, травление диоксида кремния со вновь наносимой защитной пленки, травление защитной пленки до поверхности пластины и анизотропное травление в образовавшемся окне пластины монокристаллического кремния. Повторяют поочередно эти процессы необходимое количество раз до получения требуемого микропрофиля с последующим сглаживанием в изотропном или анизотропном травителе или анизотропном и изотропном травителях полученной поверхности. 2 ил.

Способ изготовления подложки с маской для травления и способ изготовления продукта с рисунком. // 2562923

Изобретение относится к подложке с маской для травления, которая нанесена при помощи алмазоподобного углерода, и способу изготовления указанной подложки. Способ изготовления подложки с маской для травления включает подготовку подложки, нанесение фоточувствительного материала на поверхность подложки, экспонирование и проявление фоточувствительного материала для формирования рисунка в фоторезисте, формирование покрывающей пленки из алмазоподобного углерода на поверхности подложки и поверхности рисунка в фоторезисте и отделение покрывающей пленки вместе с рисунком в фоторезисте для формирования рисунка из алмазоподобного углерода на поверхности подложки. Техническим результатом изобретения является создание подложки с маской для травления, обеспечивающей высокоточное нанесение рисунка. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.