SHPORA.net :: PDA | |
Main FAQ гуманитарные науки естественные науки математические науки технические науки 4.4. Контроль размерных параметров при травлении На разброс рабочих характеристик прибора кроме обычных технологических факторов
влияет ряд дополнительных, например разброс геометрических разме¬ров ЧЭ преобразователя. Этот разброс определяется точностью не процесса фо¬толитографии, а процессов локального травления при формировании ЧЭ. Разра¬ботаны различные способы контроля и обеспечения воспроизводимости длины, ширины или диаметра ЧЭ. Погрешность воспроизводимости толщины может дос¬тигать нескольких десятков процентов. Отсюда становится очевидной важность контроля и воспроизводимости толщины для уменьшения разброса характеристик преобразователей. Следует отметить, однако, что в от¬личие от обычных интегральных схем в преобразователях повышение точности контроля толщины и ее воспроизводимо¬сти меньше влияет на выход годных структур по двум причинам: во-первых, из-за всегда существующей необходимо¬сти индивидуальной настройки и градуи¬ровки преобразователей и, во-вторых, из-за того, что разбраковка по толщине про¬исходит не по принципу "годен — него¬ден", а по принципу "в какой класс го¬ден?". К настоящему моменту разработано несколько способов контроля обеспечения воспроизводимости размеров. Наиболее важные из них: - контроль по времени травления; - оптический способ; - контрольное подтравливание; - использование самотормозящихся видов травления; - контроль жесткости упругого эле¬мента. Контроль по времени травления. Прямым способом контроля толщины ЧЭ преобразователя является контроль ис¬ходной толщины кремниевой пластины и глубины травления по времени травления. Факторами, определяющими точность этого способа, являются следующие: по¬грешность определения длительности процесса травления т.е. интервал вре¬мени, в течение которого пластина поме¬щается в травитель и извлекается из него; непостоянство скорости травления ; неравномерность исходной толщины пла¬стины . Если толщина исходной пла¬стины равна Н, желаемая толщина ЧЭ h, то погрешность получения толщины ЧЭ при рассматриваемом способе контро¬ля выражается следующим образом: Оптический способ контроля. Из¬вестно, что у кремния коэффициент по¬глощения оптического излучения сравни¬тельно плавно увеличивается при возрас¬тании энергии поглощаемых фотонов. Поэтому цвет кремниевой пластины на Рис. 2.25. Схема установки контроля процесса травления оптическим способом: 1 - источник света; 2 - нагреватель; 3 - зеркало; 4 - сосуд с подогретой водой; 5 - емкость с травителем; 6 - прозрачная пластина; 7 - кремниевая пластина; 5 - стеклянная крышка просвет будет изменяться при изменении толщины пластины. Окраска меняется с темно-красной при толщине порядка 22 мкм на оранжево-красную при толщи¬не -10 мкм и меньше. Практически ока¬зывается возможным с достаточной вос¬производимостью контролировать толщи¬ну кремниевой пластины с погрешностью 2,5 мкм. На этом свойстве и основан оп¬тический метод контроля толщины крем¬ниевых пластин в процессе их травления. Схема установки для контроля тол¬щины пластины приведена на рис. 2.25. Наблюдатель через стеклянную крышку может следить за изменением окраски отраженного пучка света в про¬цессе травления. Достоинством этого способа являет¬ся сравнительно высокая точность незави¬симо от глубины травления, недостатком -его ограниченность: толщина кремниевых ЧЭ < 25 мкм. Контрольное подтравливание. Этот способ заключается в том, что по периметру кристалла с лицевой стороны, на которой изготовляются активные (пре¬образовательные) элементы, производят контрольное подтравливание в виде коль¬цевой канавки на глубину, равную желае¬мой толщине элемента преобразователя (рис. 2.26, а). В процессе выполнения глу¬бокого травления в зоне предварительно¬го травления образуется сквозное окно (рис. 2.26, б) и происходит отделение час¬тицы кристалла, что является сигналом о прекращении дальнейшего травления. К недостаткам рассмотренного спо¬соба относятся следующие. Поскольку формирование элемента и отделение кри¬сталла от пластины - заключительная технологическая операция, необходимо использовать специальные виды металли¬зации для токоведущих дорожек и кон¬тактных площадок, не стравливаемых в процессе травления кремния. Другой не¬достаток - требуется специальное обо¬рудование для автоматического удаления |