Объемна технология на базе SOI (кремний на изоляторе, КНИ).

Кремниевые пластины SOI, представляющие собой структурный слой монокристаллического кремния на кремниевой подложке, отделенный от нее слоем диоксида кремния, являются очень эффективной исходной структурой для получения обработкой структурного слоя подвижных элементов, закрепленных на подложке и в тоже время электроизолированных от нее. Простейшей схемой изготовления таких элементов на основе пластин SOI является DRIE процесс с использованием одного фотошаблона с боковым вытравливанием слоя SiO₂ раствором фтористоводородной кислоты (Рис. 1). На Рис.2 показан прототип гироскопа, изготовленный таким способом.

а) Исходная пластина SOI с топологическим рисунком фоторезиста

б) Перфорирование структурного слоя DRIE процессом на всю глубину

в) Частичное вытравливание слоя оксида через перфорации в структурном слое

г) Завершение травление заданной продолжительности для вытравливания оксидного слоя

д) Металлизация контактных площадок

Рис.1. Схема объемного технологического процесса формирования чувствительного элемента инерциального сенсора использованием пластины SOI.

 

Рис.2. Микрофотография вырезанного чувствительного элемента микрогироскопа, полученного по объемной технологии на пластине SOI.

 

Процесс начинается с использованием пластины SOI с оксидным слоем толщиной 4 мкм между структурным слоем монокристаллического кремния толщиной 100 мкм с ориентацией кристалла (100) и е-кристаллиской кремниевой подложкой толщиной 400 мкм. Поверхность структурного слоя очищали и сушили стандартными методами и обрабатывали промоутером адгезии HDMS. На поверхности формировали топологический рисунок с использованием фоторезиста Shipley 1827, фоторезиста Chrome Soda lime и проявителя MF-319. DRIE процесс осуществляли в камере установки индуктивно-связанной плазмы, оксидный слой травили 49% -м раствором HF с остановкой процесса промывкой дистиллированной водой.