RU2059321C1 - Method for producing flexible parts from single-crystalline silicon - Google Patents
Method for producing flexible parts from single-crystalline silicon Download PDFInfo
- Publication number
- RU2059321C1 RU2059321C1 RU93039745A RU93039745A RU2059321C1 RU 2059321 C1 RU2059321 C1 RU 2059321C1 RU 93039745 A RU93039745 A RU 93039745A RU 93039745 A RU93039745 A RU 93039745A RU 2059321 C1 RU2059321 C1 RU 2059321C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon
- width
- oxide
- window
- flexible part
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
- Weting (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии приборостроения, а именно к способам изготовления анизотропным травлением упругих элементов приборов (балок, мембран, струн и так далее) из пластины монокристаллического кремния с ориентацией плоскости (100). The invention relates to instrumentation technology, and in particular to methods for manufacturing anisotropic etching of the elastic elements of devices (beams, membranes, strings, and so on) from a single-crystal silicon wafer with a (100) plane orientation.
Известен способ изготовления упругих элементов из монокристаллического кремния, включающий операции окисления пластины, покрытия ее защитным слоем фоторезиста, фотолитографии, вскрытия окисла в местах формирования упругого элемента на ширину, равную размеру упругого элемента, анизотропного травления на глубину меньшую, чем необходимо для получения требуемой толщины упругого элемента, и изотропного дотравливания до получения требуемой толщины упругого элемента [1]
Данному способу-аналогу присущи следующие недостатки:
невысокая точность изготовления деталей, так как вторым технологическим процессом изготовления упругого элемента является полирующее изотропное дотравливание;
нетехнологичность способа, так как в нем применяются два технологических процесса (анизотропное травление и полирующее изотропное дотравливание).A known method of manufacturing elastic elements of single-crystal silicon, including the operation of oxidizing the plate, coating it with a protective layer of photoresist, photolithography, opening the oxide in the places of formation of the elastic element to a width equal to the size of the elastic element, anisotropic etching to a depth less than necessary to obtain the required thickness of the elastic element, and isotropic etching to obtain the required thickness of the elastic element [1]
This analogue method has the following disadvantages:
low accuracy of manufacturing parts, since the second technological process for manufacturing an elastic element is polishing isotropic etching;
low-tech method, as it uses two technological processes (anisotropic etching and polishing isotropic etching).
Прототипом изобретения выбран способ изготовления упругих элементов из монокристаллического кремния [2] включающий окисление плоской пластины из монокристаллического кремния с ориентацией поверхности в плоскости (100), нанесение на нее защитного слоя фоторезиста, одностороннюю фотолитографию, вскрытие окна в окисле в области формирования упругого элемента на ширину, большую требуемой ширины упругого элемента, легирование кремния (например, путем термодиффузии бора) на глубину, равную требуемой толщине упругого элемента. Далее окисел кремния удаляется и проводится повторное окисление пластины кремния, нанесение на нее защитного слоя фоторезиста, односторонняя фотолитография на стороне, противоположной легированию, вскрытие окна в окисле в области формирования упругого элемента на ширину l2, равную
L2+2 (b2-b1)tg 35,3о.The method of manufacturing monocrystalline silicon elastic elements [2] was selected as the prototype of the invention. This method involves oxidizing a flat plate of monocrystalline silicon with the surface orientation in the (100) plane, applying a photoresist protective layer on it, one-sided photolithography, opening the window in the oxide in the width of the elastic element , greater than the required width of the elastic element, doping of silicon (for example, by thermal diffusion of boron) to a depth equal to the required thickness of the elastic element. Next, silicon oxide is removed and re-oxidized silicon wafer, applying a protective layer of photoresist on it, one-sided photolithography on the side opposite to doping, opening the window in the oxide in the region of formation of the elastic element to a width l 2 equal to
L 2 +2 (b 2 -b 1 ) tg 35.3 about .
После этих операций проводится анизотропное травление до легированного слоя кремния, где происходит самоостановка травления в глубину. After these operations, anisotropic etching to a doped silicon layer is carried out, where etching self-stops in depth.
Способ-прототип иллюстрируется фиг. 1, где 1 пластина монокристалла кремния с ориентацией поверхности (100); 2 легированный слой кремния; l1 ширина упругого элемента; b1 толщина упругого элемента; l2 ширина окна в окисле; b2 толщина пластины кремния; l3 ширина легированного слоя кремния.The prototype method is illustrated in FIG. 1, where 1 wafer of a silicon single crystal with a surface orientation of (100); 2 alloyed silicon layer; l 1 the width of the elastic element; b 1 the thickness of the elastic element; l 2 window width in oxide; b 2 thickness of the silicon wafer; l 3 the width of the doped silicon layer.
Способ-прототип имеет следующий недостаток наличие концентратора напряжений по линии А (см. фиг. 1) в местах "заделки" упругого элемента в пластину кремния. Здесь необходимо отметить, что указанный концентратор становится наиболее опасен при "перетраве" кремниевой пластины. The prototype method has the following drawback: the presence of a stress concentrator along line A (see Fig. 1) in places of "terminating" an elastic element in a silicon wafer. It should be noted here that the indicated concentrator becomes the most dangerous when the silicon wafer is "milled".
Предлагаемый способ отличается тем, что при проведении первого анизотропного травления из окна шириной l2 травление производится на глубину, равную 0,5b2. В способ вводится еще одна операция нанесения на пластину защитного слоя фоторезиста, односторонняя фотолитография на стороне, противоположной легированию, вскрытие окна в окисле в области формирования упругого элемента на ширину l4, удовлетворяющую соотношению l4-l2 >2(b2-b1).The proposed method is characterized in that when conducting the first anisotropic etching from a window of width l 2, etching is performed to a depth equal to 0.5 b 2 . The method introduces another operation of applying a photoresist protective layer to the plate, one-sided photolithography on the side opposite to doping, opening the window in the oxide in the region of formation of the elastic element to a width of l 4 satisfying the ratio l 4 -l 2 > 2 (b 2 -b 1 )
Далее проводится анизотропное травление до легированного слоя кремния. Next, anisotropic etching to a doped silicon layer is carried out.
На фиг. 2 изображена пластина из монокристаллического кремния с ориентацией поверхности (100) после вскрытия окна в окисле в области формирования упругого элемента на ширину l3, большую требуемой ширины упругого элемента; на фиг. 3 пластина кремния после проведения легирования и удаления окисла кремния; на фиг. 4 пластина кремния после вскрытия окна в окисле в области формирования упругого элемента на стороне, противоположной легированию, на ширину l2 и первого анизотропного травления на глубину, равную половине толщины кремниевой пластины; на фиг. 5 конечная конфигурация упругого элемента, полученного согласно изобретению; на фиг. 6 и 7 этапы изготовления симметричного упругого элемента с использованием изобретения.In FIG. 2 shows a plate of single-crystal silicon with a surface orientation of (100) after opening the window in the oxide in the region of formation of the elastic element to a width l 3 greater than the required width of the elastic element; in FIG. 3 silicon plate after doping and removal of silicon oxide; in FIG. 4, the silicon wafer after opening the window in the oxide in the region of formation of the elastic element on the side opposite the doping, to a width of l 2 and the first anisotropic etching to a depth equal to half the thickness of the silicon wafer; in FIG. 5 final configuration of the elastic element obtained according to the invention; in FIG. 6 and 7, steps for manufacturing a symmetrical elastic element using the invention.
На чертежах изображены: 1 пластина из монокристаллического кремния с ориентацией поверхности (100); 2 окисел кремния SiO2; 3 легированный слой кремния.The drawings show: 1 single-crystal silicon wafer with a surface orientation of (100); 2 silicon oxide SiO 2 ; 3 alloyed silicon layer.
Реализация способа согласно изобретению осуществляется следующим образом. The implementation of the method according to the invention is as follows.
Плоская пластина 1 из монокристаллического кремния с ориентацией поверхности в плоскости (100) окисляется с образованием окисла 2. Далее на окисел наносится защитный слой фоторезиста и проводится односторонняя фотолитография на той стороне пластины, на которой формируется упругий элемент. В окисле вскрывается окно в области формирования упругого элемента на ширину l3, большую требуемой ширины упругого элемента (см. фиг. 2).A
Пластина кремния легируется через окно в окисле на глубину b1, равную требуемой толщине упругого элемента, а окисел удаляется (см. фиг. 3).The silicon wafer is alloyed through a window in the oxide to a depth of b 1 equal to the required thickness of the elastic element, and the oxide is removed (see Fig. 3).
Проводится повторное окисление пластины кремния, нанесение на нее защитного слоя фоторезиста, односторонняя фотолитография на стороне, противоположной легированию, вскрытие окна в окисле в области формирования упругого элемента на ширину l2 и анизотропное травление на глубину 0,5 b2 (см. фиг. 4).The silicon wafer is re-oxidized, a photoresist protective layer is deposited on it, one-sided photolithography on the side opposite to doping, opening the window in the oxide in the region of formation of the elastic element to a width of l 2 and anisotropic etching to a depth of 0.5 b 2 (see Fig. 4 )
Далее на пластину опять наносится защитный слой фоторезиста, проводится односторонняя фотолитография на стороне, противоположной легированию, вскрывается окно в окисле в области формирования упругого элемента на ширину l4, удовлетворяющую соотношению l4-l2 >2(b2-b1).Next, the protective layer of the photoresist is again applied to the plate, one-sided photolithography is performed on the side opposite to doping, the window in the oxide is opened in the region of formation of the elastic element to a width of l 4 satisfying the ratio l 4 -l 2 > 2 (b 2 -b 1 ).
Затем проводится анизотропное травление до легированного слоя кремния. Полученный профиль упругого элемента показан на фиг. 4. Then anisotropic etching is carried out to a doped silicon layer. The obtained profile of the elastic element is shown in FIG. 4.
Предложенный способ изготовления упругих элементов может быть реализован с любым известным технологическим процессом легирования кремния (ионное легирование, плазменное легирование и так далее). Естественно, что применение этих других процессов легирования требует коррекции общего техпроцесса, представляемого в изобретении. The proposed method of manufacturing elastic elements can be implemented with any known technological process of silicon doping (ion doping, plasma doping, and so on). Naturally, the use of these other alloying processes requires the correction of the general technical process presented in the invention.
С использованием изобретения могут быть изготовлены и симметричные упругие элементы (фиг. 6 и 7). Using the invention, symmetrical elastic elements can also be manufactured (FIGS. 6 and 7).
Для этого на первом этапе изготовления на верхней поверхности кремниевой пластины 1 с помощью способа [1] формируется профиль и осуществляется легирование его поверхности (фиг. 6). For this, at the first stage of manufacture, a profile is formed on the upper surface of the
Далее на нижней поверхности пластины осуществляются операции согласно изобретению и (при необходимости) проводится легирование мест "заделки" упругого элемента в пластину (фиг. 7). Next, on the lower surface of the plate, the operations according to the invention are carried out and (if necessary) doping of the places of "sealing" of the elastic element into the plate is carried out (Fig. 7).
Заявленный способ изложен применительно к изготовлению упругих элементов типа мембрана. Для изготовления этим способом упругих элементов типа балок и струн легирование кремния надо проводить не на всю длину мембраны, а лишь в местах расположения балок (или струн) на длину, равную ширине балки (или струны). The claimed method is described in relation to the manufacture of elastic elements such as a membrane. To produce elastic elements such as beams and strings in this way, silicon doping should not be carried out over the entire length of the membrane, but only at the locations of the beams (or strings) for a length equal to the width of the beam (or string).
Claims (1)
l4 l2 > 2(b2 b1),
где b1 и b2 соответственно толщина упругого элемента и пластины кремния,
а затем проводят вторую стадию анизотропного травления до легированного слоя.METHOD FOR PRODUCING ELASTIC ELEMENTS FROM SINGLE CRYSTAL SILICON, including oxidation of a flat wafer of single-crystal silicon with a surface orientation in the (100) plane, applying a photoresist protective layer on it, single-sided photolithography, opening a window in the oxide in the width of the elastic element of the required width element, alloying silicon in the window to a depth equal to the required thickness of the elastic element, removing oxide and re-oxidizing the silicon wafer, protecting it Nogo photoresist layer, single-sided photolithography on the side opposite doping, opening windows in the oxide in the formation of the elastic member to the width l 2, most of the desired width of the elastic member, and anisotropic etching of silicon to the doped silicon layer, characterized in that the anisotropic etching to the doped layer carried out in two stages, the first stage of anisotropic etching is carried out to a depth equal to half the thickness of the silicon wafer, after the first stage, additionally applied to the wafer protective layer of photoresist, one-sided photolithography from the side opposite to doping, and opening the window in the oxide in the region of formation of the elastic element to a width of l 4 satisfying the ratio
l 4 l 2 > 2 (b 2 b 1 ),
where b 1 and b 2, respectively, the thickness of the elastic element and the silicon plate,
and then carry out the second stage of anisotropic etching to the doped layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93039745A RU2059321C1 (en) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | Method for producing flexible parts from single-crystalline silicon |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93039745A RU2059321C1 (en) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | Method for producing flexible parts from single-crystalline silicon |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93039745A RU93039745A (en) | 1996-02-20 |
RU2059321C1 true RU2059321C1 (en) | 1996-04-27 |
Family
ID=20146150
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93039745A RU2059321C1 (en) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | Method for producing flexible parts from single-crystalline silicon |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2059321C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2559336C1 (en) * | 2014-05-15 | 2015-08-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МИЭТ" (МИЭТ) | Method of micro-profiling of silicon structures |
RU2580910C1 (en) * | 2014-12-15 | 2016-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") | Method of making elastic element of micromechanical device |
RU2628732C1 (en) * | 2016-05-20 | 2017-08-21 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Method for forming monocrystalline element of micromechanical device |
RU2667327C1 (en) * | 2017-08-22 | 2018-09-18 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Silicon micro-mechanical structures corners protecting method during the anisotropic etching |
-
1993
- 1993-08-04 RU RU93039745A patent/RU2059321C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Заявка Японии N 59-25393, 1984, кл. H 01L 29/84. 2. Патент США N 4945765, кл. G 01P 15/10, 1980. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2559336C1 (en) * | 2014-05-15 | 2015-08-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МИЭТ" (МИЭТ) | Method of micro-profiling of silicon structures |
RU2580910C1 (en) * | 2014-12-15 | 2016-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") | Method of making elastic element of micromechanical device |
RU2628732C1 (en) * | 2016-05-20 | 2017-08-21 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Method for forming monocrystalline element of micromechanical device |
RU2667327C1 (en) * | 2017-08-22 | 2018-09-18 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Silicon micro-mechanical structures corners protecting method during the anisotropic etching |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100395077B1 (en) | Method of separating composite member and process for producing thin film | |
US4956314A (en) | Differential etching of silicon nitride | |
DE19526691A1 (en) | Process for the production of acceleration sensors | |
JPS62500414A (en) | 3-V and 2-6 group compound semiconductor coating | |
RU2059321C1 (en) | Method for producing flexible parts from single-crystalline silicon | |
US4800170A (en) | Process for forming in a silicon oxide layer a portion with vertical side walls | |
RU2628732C1 (en) | Method for forming monocrystalline element of micromechanical device | |
RU93039745A (en) | METHOD OF MAKING ELASTIC ELEMENTS OF MONOCRYSTAL SILICON | |
RU2211504C1 (en) | Method for producing flexible components from single-crystalline silicon | |
JPS5612723A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
JPH0113231B2 (en) | ||
JPS5522811A (en) | Manufacturing of semiconductor apparatus | |
RU2730104C1 (en) | Method of profiled silicon structures manufacturing | |
JPS57148344A (en) | Manufacturing equipment for semiconductor | |
Elwenspoek et al. | Silicon micromachining | |
JP2578092B2 (en) | Etching method | |
US4738683A (en) | Method of fabrication of gates for integrated circuits | |
JPS60121737A (en) | Element isolating method for semiconductor device | |
RU2672033C1 (en) | Method for formation of silica areas in silicon plate | |
JPS60198826A (en) | Etching method | |
JPS57197834A (en) | Manufacture of insulated and isolated substrate | |
JPH06326076A (en) | Formation method of thin film | |
JPS57149737A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
JPS56137655A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
JPS5596652A (en) | Method of fabricating semiconductor device |