Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
2 Beijing Smart-chip Microelectronics Technology Co., Ltd, Beijing 100083, China
3 Zhongguancun Xinhaizeyou Technology Co., Ltd, Beijing 100049, China
4 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
The silicon on glasses process is a common preparation method of micro-electro-mechanical system inertial devices, which can realize the processing of thick silicon structures. This paper proposes that indium tin oxides (ITO) film can serve as a deep silicon etching cut-off layer because ITO is less damaged under the attack of fluoride ions. ITO has good electrical conductivity and can absorb fluoride ions for silicon etching and reduce the reflection of fluoride ions, thus reducing the foot effect. The removal and release of ITO use an acidic solution, which does not damage the silicon structure. Therefore, the selection of the sacrificial layer has an excellent effect in maintaining the shape of the MEMS structure. This method is used in the preparation of MEMS accelerometers with a structure thickness of 100 μm and a feature size of 4 μm. The over-etching of the bottom of the silicon structure caused by the foot effect is negligible. The difference between the simulated value and the designed value of the device characteristic frequency is less than 5%. This indicates that ITO is an excellent deep silicon etch stopper material.The silicon on glasses process is a common preparation method of micro-electro-mechanical system inertial devices, which can realize the processing of thick silicon structures. This paper proposes that indium tin oxides (ITO) film can serve as a deep silicon etching cut-off layer because ITO is less damaged under the attack of fluoride ions. ITO has good electrical conductivity and can absorb fluoride ions for silicon etching and reduce the reflection of fluoride ions, thus reducing the foot effect. The removal and release of ITO use an acidic solution, which does not damage the silicon structure. Therefore, the selection of the sacrificial layer has an excellent effect in maintaining the shape of the MEMS structure. This method is used in the preparation of MEMS accelerometers with a structure thickness of 100 μm and a feature size of 4 μm. The over-etching of the bottom of the silicon structure caused by the foot effect is negligible. The difference between the simulated value and the designed value of the device characteristic frequency is less than 5%. This indicates that ITO is an excellent deep silicon etch stopper material.
SOG process DRIE cut-off layer ITO film foot effect Journal of Semiconductors
2023, 44(4): 044101
1 中北大学 仪器与电子学院, 太原 030051
2 中北大学 前沿交叉学科研究院, 太原 030051
3 中北大学 南通智能光机电研究院, 江苏 南通 226000
针对当前微机电系统(MEMS)发展对小型化封装的需求，设计了一种高可靠性、低成本、高深宽比的硅通孔(TSV)结构工艺流程。该工艺流程的核心是双面盲孔电镀，将TSV结构的金属填充分为正、反两次填充，最后获得了深度为155 μｍ、直径为41 μｍ的TSV结构。使用功率器件分析仪对TSV结构的电学性能进行了测试，使用X光检测机和扫描电子显微镜(SEM)分别观察了TSV结构内部的缺陷分布和填充情况。测试结果证明，TSV样品导电性能良好，电阻值约为1.79×10-3 Ω，孔内完全填充，没有空洞。该研究为实现MEMS的小型化封装提供了一种解决方法。
硅通孔 微机电系统封装 双面盲孔电镀 深反应离子刻蚀 through silicon via (TSV) micro-electromechanical system (MEMS) packaging double-sided blind via plating deep reactive ion etching (DRIE)
1 中国工程物理研究院 电子工程研究所, 四川 绵阳 621999
2 西南科技大学 信息工程学院, 四川 绵阳 621010
3 中国空气动力研究与发展中心, 四川 绵阳 621000
提出了一种感测单元不直接接触流场的微剪切应力传感器结构，详细阐述了其感测单元MEMS制作工艺。采用热氧化硅掩膜方法解决了硅深刻蚀的选择比问题；优化后的硅深刻蚀工艺参数：刻蚀功率1600 W、低频(LF)功率100 W，SF6流量360 cm3/min，C4F8流量300 cm3/min，O2流量300 cm3/min。采用Cr/Au掩膜，30 ℃恒温低浓度HF溶液解决了玻璃浅槽腐蚀深度控制问题；喷淋腐蚀和基片旋转等措施提高了玻璃浅槽腐蚀表面质量。采用上述MEMS工艺制作了微剪切应力传感器样品，样品测试结果表明：弹性悬梁长度和宽度误差均在2 μm以内、玻璃浅槽深度误差在0.03 μm以内、静态电容误差在0.2 pF以内，满足了设计要求。
高超声速飞行器 微剪切应力传感器 硅深刻蚀 喷淋腐蚀 hypersonic aircraft micro shear stress sensor silicon DRIE spray etching 强激光与粒子束
2017, 29(10): 104103
1 复旦大学 信息科学与工程学院专用集成电路与系统国家重点实验室, 上海 200433
2 中国科学院 上海应用物理研究所, 上海 201800
3 中国科学院 上海技术物理研究所, 上海 200083
针对氢基硅倍半氧烷(hydrogen silsesquioxane,HSQ)作为深反应离子刻蚀(DRIE)掩膜形成大高宽比纳米硅立柱的工艺进行了系统研究。优化了刻蚀工艺中线圈功率、极板功率和气体流量参数,减小了横向刻蚀,使形貌垂直性得到了更好的控制,并实现了13.3 μm高度和低侧壁粗糙度的垂直硅纳米柱阵列,其高宽比(高度/半高宽)达到了36。利用不同的刻蚀工艺条件得到了不同侧壁形貌以及不同尺寸、高度的硅纳米柱结构。
深反应离子刻蚀 硅纳米柱 高宽比 硬X射线 HSQ hydrogen silsesquioxane(HSQ) Deep Reactive Ion Etching(DRIE) Si nanopillar aspect ratio hard X-ray 强激光与粒子束
2017, 29(7): 074102
1 中国工程物理研究院电子工程研究所,四川 绵阳 621900
2 香港城市大学 物理与材料科学系, 中国 香港
3 电子科技大学,四川 成都 613800
设计并实现了一种采用微机械制造(MEMS)技术加工的D波段矩形波导膜片滤波器.采用有限元仿真软件HFSS分析了滤波器内腔镀膜厚度、粗糙度以及感性膜片厚度对滤波器主要性能的影响.采用MEMS深刻蚀工艺(DRIE)成功加工出了滤波器主体结构.通过完成结构深刻蚀、金属电镀和键合等关键工艺, 首次制造出了D波段 MEMS波导滤波器.样品测试结果为插入损耗0.4～0.7 dB, 中心频率(140±3) GHz, 带外抑制为≥18 dB, 样品主要技术指标与设计值符合.
波导滤波器 太赫兹 waveguide filter THz DRIE DRIE
中国科学院 电子学研究所 传感技术国家重点实验室北方基地，北京 100190
为了简化电容式振动环陀螺仪的制作方法，进一步提高成品率，提出了一种结合反应离子深刻蚀(DRIE)与阳极键合的陀螺仪制备方法。分析了振动环陀螺的工作原理，指出了传统工艺存在的缺陷；对该制作方法所采用的工艺流程进行了详细设计，分析了不同工艺参数对陀螺仪性能的影响，并依据分析和实验结果改进了工艺流程和参数。最后,采用该方法制作了振动环式微机械陀螺仪并进行了测试。实验结果表明，采用该方法能成功制作电容间隙为3 μm、厚度为80 μm的振动环式陀螺仪微结构。与传统的制作方法相比，工艺流程大为简化，掩模板数量从7块减少到2块，满足器件性能可靠、工艺简单、成品率高的要求。
微机械加工工艺 深刻蚀 阳极键合 振动环陀螺 MEMS technology Deep Reactive Ion Etching(DRIE) anodic bonding vibrating ring gyroscope 光学 精密工程
2010, 18(11): 2454
