CC BY
10ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И МАРШРУТЫ TECHNOLOGICAL PROCESSES AND ROUTES
УДК 544.558:621.3.049.77 DOI: 10.24151/1561-5405-2019-24-4-350-362
Применение метода комплексного планирования эксперимента для оптимизации процесса глубокого анизотропного плазменного травления кремния
1 2 Г.А. Рудаков , В.В. Парамонов
1 Институт нанотехнологий микроэлектроники Российской
академии наук, г. Москва, Россия
2
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, Россия
grigory. rudakov@gmail. com
При формировании структур методом глубокого анизотропного плазменного травления кремния с малыми и сверхмалыми аспектными отношениями (много меньше 0,5) возникают сложности, связанные с геометрией структур и качеством травления. Это, в частности, обусловлено большими площадями вскрытия (30 % и более от общей площади пластины), что качественно отличает данный процесс от процесса формирования глубоких щелей с аспектными отношениями более 100. В работе исследованы характеристики процесса глубокого анизотропного плазменного травления кремния в зависимости от операционных параметров для структур с малым аспектным отношением (менее 0,5). Рассмотрены такие параметры процесса, как профиль травления, радиус кривизны дна и отсутствие микродефектов (эффект «черного кремния») на поверхности дна структуры после травления, равномерность глубины травления по пластине, селективность травления кремния по отношению к маске из фоторезиста. С использованием комплексного подхода в планировании и анализе данных эксперимента согласно методу Тагучи проведена качественная оценка влияния операционных параметров на выходные характеристики процесса. Из 13 наблюдаемых параметров выявлены 7 наиболее значительных, которые оказывают максимальное влияние на выходные характеристики процесса. Это позволило значительно сократить количество экспериментов при дальнейшей оптимизации режимов травления и достичь существенного улучшения характеристик процесса. Процессы с оптимальными режимами позволяют получать максимально вертикальные профили травления. При этом неравномерность травления составляет менее ± 3% при глубине 300 мкм и суммарной площади травления порядка 50 % от площади пластины.
© Г.А. Рудаков, В.В. Парамонов, 2019
Ключевые слова: глубокое анизотропное плазменное травление кремния; Bosch-процесс; МЭМС; планирование эксперимента; сверхмалое аспектное отношение; площадь вскрытия
Для цитирования: Рудаков Г.А., Парамонов В.В. Применение метода комплексного планирования эксперимента для оптимизации процесса глубокого анизотропного плазменного травления кремния // Изв. вузов. Электроника. - 2019. -Т. 24. - № 4. - С. 350-362. DOI: 10.24151/1561-5405-2019-24-4-350-362
Application of Complex Planning
of Experiment Method to Optimize Process
of Deep Anisotropic Silicon Plasma Etching
1 2 G.A. Rudakov , V. V. Paramonov
institute of Nanotechnology of Microelectronics of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
National Research University of Electronic Technology, Moscow, Russia
grigory.rudakov@gmail.com
Abstract: During the formation of the structures using the deep anisotropic plasma etching of the silicon method with small and ultra-small aspect ratios (much less than 0.5), a number of difficulties, related to the geometry of the structures and the quality etching has been observed. In particular, this is due to large areas, 30% or more of the total area of the substrate, which qualitatively distinguishes the process from the formation of deep trenches with aspect ratios of more than 100. In the work the characteristics of the process of the deep ani-sotropic plasma etching of silicon depending on the operating parameters for structures with small aspect ratio (less than 0.5) have been investigated. The following aspects of the process have been considered: etching profile, radius of bottom curvature and the absence of microdefects (black silicon effect) on the bottom surface of the structure after etching, uniformity of the etching depth across the substrate, selectivity of silicon etching with respect to the photoresist mask. The use of an integrated approach in planning and analyzing the data of the Taguchi experiment has permitted a qualitative assessment of the influence of operational parameters on the output characteristics of the process. Out of 13 observed parameters 7 the most significant ones have been identified, which have the maximum effect on the process output characteristics. This has made possible to significantly reduce the number of experiments with further optimization of the etching modes and to achieve a significant improvement of the process characteristics. The processes with optimal modes allow obtaining maximally vertical etching profiles and the etching unevenness at the same time reaches the values less than ±3 % at a depth of 300 цт and the total etching area of about 50 % of the plate area.
Keywords: deep anisotropic plasma etching of silicon; Bosch-process; MEMS; experiment planning; ultra-low aspect ratio; open area
For citation: Rudakov G.A., Paramonov V.V. Application of complex planning of experiment method to optimize process of deep anisotropic silicon plasma etching. Proc. Univ. Electronics, 2019, vol. 24, no. 4, pp. 350-362. DOI: 10.24151/1561-5405-201924-4-350-362
Введение. Процессы глубокого анизотропного плазменного травления (ГАПТ) кремния на основе Bosch-процесса широко применяются в производстве таких микроэлектромеханических систем (МЭМС), как гироскопы, акселерометры, актюаторы и т.п. [1-3]. Основное преимущество данного процесса - возможность формирования в монокристаллическом кремнии структур с большими аспектными отношениями (более 100) [4-6]. Структуры, получаемые с использованием ГАПТ, отличаются высокой анизотропией, малыми уходами под исходную маску и приемлемой шероховатостью боковых стенок. Однако при формировании структур с большими площадями травления и малыми, а также сверхмалыми аспектными отношениями (менее 0,1) возникают определенные сложности с контролем профиля травления и обеспечением требуемого качества дна структуры [7, 8].
При проведении операции ГАПТ наиболее важными являются один или сразу несколько параметров в зависимости от конкретной операции для определенного изделия. Без изучения зависимостей характеристик процесса ГАПТ от операционных режимов достичь требуемых параметров практически невозможно. Общие тенденции этих зависимостей широко освещены в литературе и могут быть использованы для базовых пониманий процесса [9, 10]. Отметим, что практическое применение данных зависимостей ограничено конкретным оборудованием, для которого они получены. Связано это с тем, что каждый производитель оборудования имеет уникальный реактор травления, характеризующийся газодинамическими, геометрическими, электрическими и другими параметрами. Эти конструктивные особенности оказывают существенное влияние на условия протекания химических реакций в процессе травления и определяют его характеристики. Именно по этим причинам исследователям и инженерам приходится настраивать процессы ГАПТ под конкретное оборудование с учетом конструктивно-технологических особенностей и потребностей будущих изделий [11].
На рис.1 представлена микрофотография тестовой структуры с аспектным отношением менее 0,1, сформированной в процессе ГАПТ для структур с аспектным отношением более 5. Видно, что профиль травления имеет отрицательные углы наклона и округлое дно с большим количеством микродефектов. Это свидетельствует об использовании неоптимальных операционных параметров в процессе ГАПТ для структур с аспектным отношением 0,1. Неравномерность травления в пределах пластины при таких условиях достигает ±15 %.
Рис.1. Характерный профиль травления структуры с аспектным отношением менее 0,1 в режиме неоптимального процесса ГАПТ Fig.1. The etching profile characteristic of the structure with an aspect ratio of less than 0.1 in the mode of a typical DAPE process
Цель настоящей работы - исследование и оптимизация операционных параметров процесса ГАПТ с использованием метода комплексного планирования и анализа эксперимента для улучшения таких характеристик, как профиль травления, кривизна и отсутствие микродефектов (эффект «черного кремния») на поверхности дна после травления, равномерность глубины травления по пластине, селективность травления кремния по отношению к маске из фоторезиста.
Подготовка эксперимента и оборудование. Процессы травления проводились на кремниевых подожках с фоторезистивной маской. В качестве исходных подложек использованы пластины диаметром 1OO мм, толщиной 46O мкм с ориентацией (1OO) монокристаллического кремния КЭФ-4,5, прошедшие предварительную химическую отмывку в смеси Каро и перикисно-аммиачном растворе. На лицевой стороне пластин сформирована маска из фоторезиста Rohm Raas S1813 Sp15 толщиной 4,5 мкм. В слое маски вскрыты области для травления в виде окружностей диаметром от 4 до 6 мм. При этом суммарная площадь травления составляет примерно 50 % от площади пластины.
Все процессы травления выполнены на установке плазмохимического травления SI 500 PTSA Plasma Etcher производства компании SENTECH Instruments, предназначенной для ГАПТ по типу Bosch-процесса. Реакционная камера установки оснащена источником индуктивно связанной плазмы высокой плотности (ICP), работающим на частоте 13,56 МГц и обеспечивающим максимальную мощность разряда до 3 кВт. Подложка с фоторезистивной маской располагается на охлаждаемом электроде, дополнительно оснащенным нагревательным элементом и системой гелиевого теплоотвода. Такая система позволяет обеспечить точность поддержания температуры подложки во время процесса травления на уровне ±O,5 °С в диапазоне 5-30 °С. Для управления ионным потоком в процессе травления на подложку подается ВЧ-смещение частотой 13,56 МГц и мощностью до 6OO Вт. Система подачи газов и регулировки давления обеспечивает переключение из стадии травления в стадию пассивации менее чем за 1 с.
Измерение глубины травления проводилось на оптическом профилометре Microprof 1OO компании FRT. Маскирующий фоторезистивный слой оптически прозрачен в рабочем диапазоне длин волн профилометра, что позволило провести измерения глубины с точностью не хуже ±O,5 мкм без его предварительного удаления. Профиль и качество травления тестовых структур анализировались с применением оптической и сканирующей электронной микроскопии.
Планирование экперимента. При планировании эксперимента используется метод Тагучи, основанный на применении ортогональных массивов для организации факторов, влияющих на процесс и уровни их изменения [12]. В отличие от факториального метода вместо обязательной проверки всех возможных комбинаций метод Тагучи проверяет пары комбинаций с последующим анализом отношения сигнал/шум [13]. Это позволяет для набора необходимых параметров определить, какие факторы имеют наибольшее влияние на качество продукта при минимальном количестве экспериментов, что существенно экономит время и ресурсы. Существуют три основных типа отношений сигнал/шум.
Первый тип - оптимальные номинальные характеристики (обычно целевые значения, такие как размер, глубина и т.п.):
S = 101g (ImZÏHjn, (1)
N V„
где
s v =.Zy.2-(Zy.)2/n
п п-1
у - значение операционного параметра для /-го наблюдения; п - количество наблюдений.
Второй тип - оптимальные минимальные характеристики (стремление достичь значений по принципу меньше - лучше: неравномерность, загрязнения, флуктуация и т.п.):
S =
N n
(2)
Третий тип - оптимальные максимальные характеристики (стремление достичь значений по принципу больше - лучше: скорость, селективность и т.п.):
S_
N
101g
1
z о
Уг
n
(3)
Управляемыми факторами для процесса ГАПТ являются температура, расходы реакционных газов (SF6, O2, Аг, C4F8), давление, мощность ICP-источника, мощность ВЧ-сме-щения и время для этапов травления и осаждения. Для каждого фактора определены три уровня варьирования так, чтобы обеспечить нормальное функционирование установки травления (табл.1). В качестве выходных параметров процесса ГАПТ приняты следующие факторы: профиль травления, отсутствие микродефектов, кривизна дна структуры, неравномерность травления по пластине и селективность к фоторезистивной маске (ФРМ).
Таблица 1
Значение параметров процесса ГАПТ для трех уровней варьирования
Table 1
The main factors for the DAPE process with levels of variation of their values
2
Параметр процесса Уровень 1 Уровень 2 Уровень 3
Расход 8Б6, см /мин 150 200 250
Расход 02, см3/мин 10 20 30
Расход Аг, см /мин 0 10 20
Расход С4Б8, см3/мин 150 160 170
Давление в камере на шаге травления P\, Па 5 7 9
Давление в камере на шаге 3 4 5
осаждения P2, Па
Мощность генератора ВЧ-смещения на шаге травления КРЬ Вт 2 4 6
Мощность генератора ВЧ-смещения 1 2 3
на шаге осаждения КР2, Вт
Мощность 1СР-источника на шаге травления 1СРь Вт 800 950 1 100
Мощность 1СР-источника на шаге осаждения 1СР2, Вт 700 800 900
Время шага травления с 9 11 13
Время шага осаждения с 3 4 5
Температура электрода T, °С 10 15 20
Исходя из количества факторов процесса и уровней варьирования, построена ортогональная матрица Тагучи размерностью Ь27 (табл.2). При такой компоновке основной вклад параметров процесса на выходные характеристики может быть проанализирован исходя всего из 27 экспериментальных процессов. Для повышения статистической достоверности каждая комбинация имеет по три повторения, а для исключения систематической ошибки повторения проводятся в случайном порядке.
Таблица 2
План эксперимента на основе ортогональной матрицы размерностью L27
Table 2
Experimental plan based on an orthogonal matrix of dimension L27
Номер экспе- SF6 O2 Ar C4F8 P1 P2 ICP1 ICP2 RF1 RF2 t1 t2 T
римента
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2
3 1 1 1 1 3 3 3 3 3 3 3 3 3
4 1 2 2 2 1 1 1 2 2 2 3 3 3
5 1 2 2 2 2 2 2 3 3 3 1 1 1
6 1 2 2 2 3 3 3 1 1 1 2 2 2
7 1 3 3 3 1 1 1 3 3 3 2 2 2
8 1 3 3 3 2 2 2 1 1 1 3 3 3
9 1 3 3 3 3 3 3 2 2 2 1 1 1
10 2 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
11 2 1 2 3 2 3 1 2 3 1 2 3 1
12 2 1 2 3 3 1 2 3 1 2 3 1 2
13 2 2 3 1 1 2 3 2 3 1 3 1 2
14 2 2 3 1 2 3 1 3 1 2 1 2 3
15 2 2 3 1 3 1 2 1 2 3 2 3 1
16 2 3 1 2 1 2 3 3 1 2 2 3 1
17 2 3 1 2 2 3 1 1 2 3 3 1 2
18 2 3 1 2 3 1 2 2 3 1 1 2 3
19 3 1 3 2 1 3 2 1 3 2 1 3 2
20 3 1 3 2 2 1 3 2 1 3 2 1 3
21 3 1 3 2 3 2 1 3 2 1 3 2 1
22 3 2 1 3 1 3 2 2 1 3 3 2 1
23 3 2 1 3 2 1 3 3 2 1 1 3 2
24 3 2 1 3 3 2 1 1 3 2 2 1 3
25 3 3 2 1 1 3 2 3 2 1 2 1 3
26 3 3 2 1 2 1 3 1 3 2 3 2 1
27 3 3 2 1 3 2 1 2 1 3 1 3 2
Результаты и их обсуждение. Режимы процессов травления на каждом шаге эксперимента задаются в соответствии с планом (см. табл.2). При этом количество циклов «травление плюс осаждение» для всех процессов эксперимента постоянно и равно 100. Основные результаты травления приведены в табл.3.
Анализ радиусов кривизны дна структуры не дает объективных результатов из-за сложности определения числовой шкалы сравнения. Наблюдаются три типа формы дна: выгнутая вверх, выгнутая вниз, а также сплошная прямая. В случае если прямое дно считать нулевым уровнем, то другие два типа приобретают положительные и отрицательные значения, что не позволяет применить используемые методы расчета сигнал/шум. При качественном анализе кривизны дна структур не удается выделить очевидного тренда или заметного влияния параметров на данную характеристику в рамках данного эксперимента.
Таблица 3
Результаты экспериментальных процессов
Table 3
The results of experimental processes
Номер эксперимента Угол В, град. Угол Н, град.
Уход S, мкм Содержание микродефектов, % Неравномерность травления, ±% Селективность Si/ФРМ
1 14,5 0 42,5 0 3,2 222
2 7,5 0 14,5 0 3,1 101
3 3 0 32 19 53,2 89
4 14 28 33,5 0 2,2 111
5 12 24,5 4 0 3,3 118
6 13 0 35,5 0 2,9 236
7 14 25 34,5 0 2,1 82
8 13 21 38 0 2,3 182
9 14,5 19 44 3 3,3 156
10 23 29 45 0 3,0 95
11 1 0 0 100 45,3 235
12 11 4 31,5 0 4,5 243
13 23 35 57 0 2,9 63
14 0,5 0 0 100 0,0 0
15 7 0 25,5 1 3,2 212
16 15 27,5 28 0 7,5 122
17 6,5 0 20 0 2,4 164
18 7,5 0 23,5 0 4,1 133
19 9 0 19 0 6,4 98
20 19,5 29,5 55,5 0 3,8 134
21 0,5 0 1 100 19,0 52
22 11,5 13,5 18,5 0 6,9 193
23 2,5 0 2,5 0 8,6 174
24 6,5 0 21 0 4,2 152
25 18,5 25,5 38,5 0 2,2 96
26 21 32,5 65,5 0 3,5 110
27 0 0 0 100 10,0 -61
Содержание микродефектов определяется как отношение высоты микродефектов к глубине травления, выраженное в процентном отношении. При анализе профиля травления структур учитывается следующее: вертикальная стенка состоит из двух частей разной длины, размещенных под определенным углом к плоскости дна травления. Поэтому вместо анизотропии, которую обычно используют как характеристику профиля травления, комплексно оцениваются сразу три параметра (рис.2).
На основе полученных данных (см. табл.3) и с использованием формул (1)-(3) рассчитаны отклики сигнал/шум и проведено их ранжирование по степени влияния на выходные характеристики для каждого фактора процесса. Для всех параметров, за исключением селективности Б1/ФРМ, отклики сигнал/шум рассчитываются по типу меньше-лучше. Расчет для селективности Б1/ФРМ проводится по типу больше -лучше. На рис.3 приведен пример результатов расчета в виде графического представления зависимостей отклика сигнал/шум от уровня варьирования фактора для неравномерности травления.
Рис.2. Комплексный анализ анизотропии процесса: а - схематичное изображение;
б - пример профиля травления Fig.2. A comprehensive analysis of the anisotropy of the process: a - a schematic depiction;
b - an example of the etching profile
Рис. 3. Отклики сигнал/шум на управляющие факторы для неравномерности травления Fig.3. Signal/noise responses to control factors for etching unevenness
Факторы процесса ранжируются по степени влияния исходя из максимального размаха значений сигнал/шум для каждого из параметров. Чем больше размах сигнал/шум, тем меньше значение ранга для параметра и тем большее влияние данная переменная имеет на процесс, так как одинаковое изменение сигнала приводит к большему эффекту на измеренное изменение выхода. В табл.4 показаны значения рангов для каждого из параметров и выходных характеристик процесса, а также общее влияние на процесс в целом.
Таблица 4
Таблица рангов для основных параметров процесса ГАПТ по отношению к выходным характеристикам
Table 4
Table of ranks for the main factors of the DAPE process in relation to the output characteristics
Выходные характеристики SF6 O2 Ar C4F8 P1 P2 ICPj ICP2 RF1 RF2 h t2 T
Угол В, град. 5 12 13 8 2 7 1 4 9 11 6 3 10
Угол Н, град. 4 10 2 12 8 5 1 3 6 13 11 7 9
Уход 5", мкм 7 10 8 11 2 6 1 3 13 12 5 4 9
Содержание микродефектов, % 11 9 7 6 2 3 1 5 13 12 10 4 8
Неравномерность травления ±% 7 1 8 13 5 9 11 6 10 4 12 2 3
Селективность 81/ФРМ 10 12 6 1 13 4 2 5 8 11 3 7 9
Сумма рангов 44 54 44 51 32 34 17 26 59 63 47 27 48
Метод Тагучи предполагает анализ соотношения сигнал/шум с использованием концептуального подхода, включающего преимущественно графическое представление эффектов и визуальную идентификацию факторов, которые кажутся значимыми. Анализ полученных результатов и рассчитанных откликов показал, что мощность 1СР-источника на этапе травления оказывает максимальное влияние практически для всех выходных характеристик, за исключением неравномерности травления. Мощность 1СР-источника на этапе пассивации хотя и не находится на первых позициях для каждого из параметров в отдельности, но интегрально оказывает наибольшее влияние на процесс в целом после 1СР-мощности на этапе травления. Следующими по степени влияния на процесс являются давление и время на этапах травления и осаждения, а также расход газов и Аг. На этом фоне вклад остальных факторов в исследуемом диапазоне значений операционных параметров на выходные характеристики практически не ощутим. Отметим максимальное влияние таких параметров, как расход газов 02 и С4Б8 на неравномерность травления и селективность Si/ФРМ соответственно. Однако воздействие на остальные характеристики крайне мало. Как видно из табл.4, кроме расхода газа 02 на неравномерность травления значительное воздействие оказывает температура. Вероятно, совокупность этих параметров вместе с временем шага пассивации ^ определяет однородность толщины полимерной пленки, а значит, и однородность ее вскрытия на последующем этапе травления.
Полученные результаты и анализ откликов сигнал/шум позволили определить основные факторы и базовые значения для них: расход газа ББб, мощность 1СР-источника, давление и время на этапах травления и пассивации. С учетом малозна-чимости остальных параметров их значения зафиксированы и не подвергались дальнейшей вариации.
Путем последовательного изменения параметров проведен детальный анализ их влияния на наиболее значимые характеристики. На рис.4 представлены зависимости выходных характеристик от уровней параметров, каждому из которых соответствует определенное значение (см. табл.1). Видно, что увеличение 1СР-мощности на этапе травления способствует уменьшению микродефектов и неравномерности травления, но резко ухудшает профиль структуры. Влияние 1СР-мощности на этапе осаждения диаметрально противоположно влиянию 1СР-мощности на этапе травления, за исключением неравномерности травления. Увеличение расхода газа и давления на этапе травления снижает латеральное травление, что существенно улучшает профиль травления. Однако повышенное давление на этапе травления способствует образованию микродефектов и возникновению эффекта «черный кремний».
Рис.4. Зависимости селективности (а), ухода S (б), неравномерности (в), угла В (г), содержания микродефектов (д) от уровней параметров: •- расход SF6; ■- ICP-мощность на шаге травления;
▲ - ICP-мощность на шаге пассивации; +- давление на шаге травления Fig.4. The dependencies of the selectivity (a), deviation S (b), unevenness (c), angle B (d), content of microdefects (e) on the parameter levels: •- SF6 gas consumption; ■- ICP power at the etching step; ▲- ICP power at the passivation step; +- pressure at the etching step
По результатам дополнительных исследований и с учетом комплексного анализа Тагучи проведена оптимизация процесса ГАПТ для тестовых структур с аспектным отношением менее 0,1 (см. рис.1). В качестве основных параметров при оптимизации процесса приняты профиль травления, отсутствие микродефектов и минимальный радиус дна травления. В процессе оптимизации определены следующие операционные режимы параметра для данных структур: 1СР1 = 800 Вт; 1СР2 = 800 Вт; = 4 Вт;
= 1 Вт; Р1 = 7 Па; Р2 = 4 Па; Н = 9 с; Ь = 3 с; ББб = 250 см3; О2 = 20 см3; Аг = 10 см3; С4Б8 = 160 см ; Т = 15 °С. Использование оптимизированного режима позволило получить структуры с максимально вертикальным профилем и практически плоским дном травления без наличия микродефектов (рис.5). При таких режимах селективность Si/ФРМ в процессе ГАПТ достигает значений порядка 60, а неравномерность травления не хуже ±3 %.
Рис.5. Профиль травления тестовой структуры после оптимизации процесса: а - общий вид;
б - увеличенный фрагмент Fig.5. The etching profile of the test structure after optimization of the process: a - a general view of the test structure; b - enlarged fragment of the structure profile
Заключение. Проведенные комплексные исследования процесса ГАПТ структур со сверхмалыми аспектными отношениями и его оптимизация позволили определить пути достижения необходимых характеристик при формировании элементов МЭМС. Из 13 наблюдаемых параметров процесса ГАПТ существенное влияние на характеристики формируемых структур оказывают всего семь: мощности ICP-источника, давление и время на этапах травления и осаждения, а также расход SF6 на этапе травления. Влияние остальных параметров в исследуемом диапазоне значений малозначительно и позволяет зафиксировать их на текущих значениях при оптимизации процесса. Мощность ICP-источника является доминирующим параметром для всех выходных параметров ГАПТ, за исключением равномерности травления.
На равномерность травления в большей степени оказывают влияние давление на этапе травления и равномерность толщины полимерной пленки, которая, в свою очередь, зависит от времени и однородности температуры подложки на этапе осаждения. Профиль травления преимущественно определяется толщиной осаждаемой полимерной пленки, о чем свидетельствует существенное влияние мощности ICP-источника и времени на этапе осаждения. Достигнуто улучшение характеристик процесса для структур с аспектным отношением менее 0,5.
Оптимизированные режимы позволяют получать профили травления максимально вертикальными, а неравномерность травления при этом составляет менее ± 3% при глубине 300 мкм и площади травления порядка 50 %.
Литература
1. DREM: Infinite etch selectivity and optimized scallop size distribution with conventional photoresists in an adapted multiplexed Bosch DRIE process / B. Chang, P. Leussink, F. Jensen et al. // Microelectronic Engineering. - 2018. - Vol. 191. - P. 77-83. DOI: 10.1016/j.mee.2018.01.034.
2. Fabrication of high aspect ratio silicon micro-structures based on aluminum mask patterned by IBE and RIE processing / J. Mu, X. Chou, T. He et al. // Microsyst. Technol. - Vol. 22. - No. 1. - 2016. - P. 215-222. -URL: https://doi.org/10.1007/s00542-015-2661-x) (дата обращения: 02.04.2019).
3. Characterization of a time multiplexed inductively coupled plasma etcher / A.A. Ayon, R. Braff, C.C. Lin et al. // J. Electrochem. Soc. - 1999. - Vol. 146. - P. 339-349.
4. Голишников А.А., Путря М.Г. Разработка процесса глубокого плазменного травления кремния для технологии трехмерной интеграции кристаллов // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. - 2014. - №1. - С. 36-41.
5. Deep reactive ion etching of sub-micrometer trenches with ultra high aspect ratio / J. Parasuraman, A. Summanwar, F. Marty et al. // Microelectron. Eng. - 2014. - No. 113. - P. 35-39.
6. Cyclic etch/passivation-deposition as an all-spatial concept toward high-rate room temperature Atomic Layer Etching / F. Roozeboom, F. van den Bruele, Y.L.M. Creijghton et al. // ECS Journal of Solid State Science and Technology. - 2015. - Vol. 4(6). - P. N5067-5076. DOI: 10.1149/2.0111506jss
7. Амиров И.И. Плазменные процессы формирования структур для микро- и наномеханических устройств // Автореферат дис. ... докт. физ.-мат. наук. - Ярославль, 2010.
8. The black silicon method II: the effect of mask material and loading on the reactive ion etching of deep silicon trenches / H. Jansen, M. de Boer, J. Burger et al. // Microelectron. Eng. - 1995. - Vol. 27 (1-4). -P. 475-480. - URL: https://doi.org/10.1016/0167-9317(94)00149-0). (дата обращения: 02.04.2019).
9. Gottscho R., Jurgensen C., Vitkavage D. Microscopic uniformity in plasma etching // J. Vac. Sci. Technol. B: Microelectron. Nanometer Struct.-Process., Meas., Phenom. - 1992. - Vol. 10 (5). - P. 2133-2147. - URL: https://doi.org/10.1116/1.586180 (дата обращения: 02.04.2019).
10. Тимошенков С.П., Виноградов А.И., Зарянкин Н.М. Оптимизация процессов глубокого травления кремния для МЭМС структур // Оборонный комплекс - научно-техническому прогрессу России. -2013. - №2(118). -С. 68-73.
11. Зарывахина С.А., Жмуркин СЮ. Оптимизация Bosch-процесса травления // Молодой ученый. -2017. - № 3(137).- С. 90-93.
12. Ефимов В.В. Улучшение качества продукции, процессов и ресурсов: учеб. пособие. -М.: КНОРУС, 2007. - С. 96(223).
13. Dr. Shyam Kumar Karna, Sahai R. An overview on Taguchi Method // International Journal of Mathematical Engineering and Management Sciences. - 2012. - No. 1. - P. 1-7.
Поступила в редакцию 04.04.2019 г.; после доработки 13.05.2019 г.; принята к публикации 14.05.2019 г.
Рудаков Григорий Александрович - научный сотрудник Института нанотехноло-гий микроэлектроники Российской академии наук (Россия, 119991, г. Москва, Ленинский проспект, 32А), grigory.rudakov@gmail.com
Парамонов Владислав Витальевич - магистрант кафедры интегральной электроники и микросистем Национального исследовательского университета «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1), paramonv77@gmail.com
References
1. Chang B., Leussink P., Jensen F., Hubner J., Jansen H. DREM: Infinite etch selectivity and optimized scallop size distribution with conventional photoresists in an adapted multiplexed Bosch DRIE process. Microelectronic Engineering, 2018, vol. 191, pp. 77-83. DOI: 10.1016/j.mee.2018.01.034
2. Mu J., Chou X., He T., Ma Z., He J., Xiong J. Fabrication of high aspect ratio silicon micro-structures based on aluminum mask patterned by IBE and RIE processing. Microsyst. Technol., 2016, vol. 22 (1), pp. 215-222. Available at: https://doi.org/10.1007/s00542-015-2661-x) (accessed 02.04. 2019).
3. Ayon AA, Braff R, Lin CC, et al. Characterization of a time multiplexed inductively coupled plasma etcher. J. Electrochem. Soc., 1999, no. 146, pp. 339-349.
4. Golishnikov A.A., Putrya M.G. Development of the process of deep plasma etching of silicon for the technology of three-dimensional integration of crystals. Tekhnologiya I konstruirovaniye v elektronnoy apparature = Technology and Design in Electronic Equipment, 2014, no. 1, pp. 36-41. (In Russian).
5. Parasuraman J., Summanwar A., Marty F. et al. Deep reactive ion etching of sub-micrometer trenches with ultra-high aspect ratio. Microelectron. Eng., 2014, no. 113, pp. 35-39.
6. Roozeboom F., van den Bruele F., Creijghton Y.L.M., Poodt P., Kessels W.M.M. Cyclic etch/passivation-deposition as an all-spatial concept toward high-rate room temperature Atomic Layer Etching. ECS Journal of Solid State Science and Technology, 2015, vol. 4, no. 6, pp. N5067-5076. DOI: 10.1149/2.0111506jss
7. Amirov I.I. Plasma processes of formation of structures for micro- and nano-mechanical devices. Abstract of dissertation. Dr. Phys. and Math. Sci. Yaroslavl, 2010.
8. Jansen H., de Boer M., Burger J., Legtenberg R., Elwenspoek M. The black silicon method II: the effect of mask material and loading on the reactive ion etching of deep silicon trenches. Microelectron. Eng., 1995, vol. 27, no. 1-4, pp. 475-480. Available at: https://doi.org/10.1016/0167-9317(94)00149-0) (accessed 02.04. 2019).
9. Gottscho R., Jurgensen C., Vitkavage D. Microscopic uniformity in plasma etching. J. Vac. Sci. Technol., B: Microelectron. Nanometer Struct.-Process., Meas., Phenom., 1992, vol. 10, no. 5, pp. 2133-2147. Available at: https://doi.org/10.1116/L586180 (accessed 02.04. 2019).
10. Timoshenkov S.P., Vinogradov A.I., Zaryankin N.M. Optimization of the processes of deep etching of silicon for MEMS structures. Oboronnyy kompleks - nauchno-tekhnicheskomu progressu Rossii = Oboronny complex - to the scientific and technical progress of Russia, 2013, no. 2 (118), pp. 68-73. (In Russian).
11. Zaryvahina S.A, Zhmurkin S.Y. Optimization of the Bosch etching process. Young Scientist, 2017, no. 3 (137), pp. 90-93. (In Russian).
12. Yefimov V.V. Improving the quality of product, processes and resource. Moscow, KNORUS Publ., 2007. 96(223) p.
13. Dr. Shyam Kumar Karna, Sahai R. An overview on Taguchi Method. International Journal of Mathematical Engineering and Management Sciences, 2012, no. 1, pp. 1-7.
Received 04.04.2019; Revised 13.05.2019; Accepted 14.05.2019.
Information about the authors:
Grigory A. Rudakov - Researcher, Institute of Nanotechnology of Microelectronics of the Russian Academy of Sciences (Russia, 119991, Moscow, Leninsky Prospect, 32A), grigory.rudakov@gmail .com
Vladislav V. Paramonov - Master Student of the Integrated Electronics and Microsystems Department, National Research University of Electronic Technology (Russia, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokin sq., 1), paramonv77@gmail.com
Информация для читателей журнала «Известия высших учебных заведений. Электроника»
Полные тексты статей журнала с 2009 по 2018 гг. доступны на сайтах Научной электронной библиотеки: www.elibrary.ru и журнала «Известия высших учебных заведений. Электроника»: http://ivuz-e.ru
