Химическое травление кремния при получении многослойных структур

Химическое травление планируется использовать для получения боковой изоляции в структурах с полной диэлектрической изоляцией, для формирования элементов микромеханики (торсионов микрогироскопов и частей микроакселерометров). Кроме того, химическое травление возможно будет применено при утонении рабочей пластины в структуре кремний на диэлектрике, предназначенной для изготовления высоковольтных микросхем и для формирования слоя пористого кремния.

Метод химического формирования пористого кремния является более технологичным и простым по сравнению с электрохимическим методом, так как осуществляется с использованием более простой оснастки и менее критичен к марке и типу кремния. К его недостаткам следует отнести малую (менее 3 мкм) толщину пористого слоя, что может затруднить его использование в качестве стоп - слоя в технологии структур КНИ. Образование пористого кремния при его химическом травлении происходит в том случае, если лимитирующей стадией процесса является окисление кремния. Поэтому химическое формирование пористого кремния ведут в кислотных травителях на основе азотной и плавиковой кислот (или других фторсодержащих кислот) при очень малом содержании первой. В этом случае травление кремния происходит в отдельных точках поверхности, что способствует формированию слоя пористого кремния.

Плазмохимическое травление кремниевых структур.

Травление кремниевых структур с использованием плазмохимических методов будет проведено для получения тонких слоев Si в сращенной структуре, а также для получения боковой изоляции и для формирования элементов микромеханики.

В этой технологии, как правило, в качестве рабочего газа используется шестифтористая сера SF₆, а также смесь состава SF₆+O₂. Кроме того, в число регулируемых технологических параметров входят: расстояние между электродами, мощность разряда, расход и рабочее давление газовой смеси.

Травление кремния на большую глубину (более 20 мкм) используется для получения боковой изоляции в структурах с полной диэлектрической изоляцией.

Сращивание подложек с использованием промежуточных слоев

Существует множество известных методов сращивания, которые при доработке и оптимизации технологического процесса позволяют получать необходимые многослойные структуры. Изготовление сращенных структур для последующего формирования в них активных или пассивных элементов ИС накладывает жесткие ограничения на метод сращивания и используемые для этих целей материалы. В этих случаях целесообразно сращивание через слои SiO₂ или стеклообразные материалы.

При получении многослойных структур для элементов микроэлектромеханических систем возможно использование различных методов сращивания, особенно если этот процесс является заключительной операцией и сращиваемая поверхность мала. Используют следующие методы: пайку припоями (на основе сплавов олова, олово-серебро, олово-висмут, индий, индий-никель), контактно-реактивную пайку (золото-кремний, золото-германий, алюминий-кремний, никель-кремний), пайка эвтектическими сплавами.

Сращивание кремния методом контактно-реактивного плавления происходит с образованием эвтектик Au-Si, Au-Ge, Al-Ge, Al-Si. Возможно применение сплавов золота со свинцом и серебром, а также сплавы Au-Sn, Pb-Sn, Al-Ge.

Оптимальным является соединение Si-Au с толщиной эвтектического равномерного спая 5 – 7 мкм и содержанием кремния 2,4 – 2,8 %. Для улучшения смачивания паяемой стороны кристалла на нее целесообразно нанести золотое покрытие с подслоем из никеля, которое необходимо вжигать перед пайкой при температуре 673 – 693 К.