При формировании структур методом глубокого анизотропного плазменного травления кремния с малыми и сверхмалыми аспектными отношениями (много меньше 0,5) возникают сложности, связанные с геометрией структур и качеством травления. Это, в частности, обусловлено большими площадями вскрытия (30 % и более от общей площади пластины), что качественно отличает данный процесс от процесса формирования глубоких щелей с аспектными отношениями более 100. В работе исследованы характеристики процесса глубокого анизотропного плазменного травления кремния в зависимости от операционных параметров для структур с малым аспектным отношением (менее 0,5). Рассмотрены такие параметры процесса, как профиль травления, радиус кривизны дна и отсутствие микродефектов (эффект «черного кремния») на поверхности дна структуры после травления, равномерность глубины травления по пластине, селективность травления кремния по отношению к маске из фоторезиста. С использованием комплексного подхода в планировании и анализе данных эксперимента согласно методу Тагучи проведена качественная оценка влияния операционных параметров на выходные характеристики процесса. Из 13 наблюдаемых параметров выявлены 7 наиболее значительных, которые оказывают максимальное влияние на выходные характеристики процесса. Это позволило значительно сократить количество экспериментов при дальнейшей оптимизации режимов травления и достичь существенного улучшения характеристик процесса. Процессы с оптимальными режимами позволяют получать максимально вертикальные профили травления. При этом неравномерность травления составляет менее ± 3% при глубине 300 мкм и суммарной площади травления порядка 50 % от площади пластины.
1. DREM: Infinite etch selectivity and optimized scallop size distribution with conventional photoresists in an adapted multiplexed Bosch DRIE process / B. Chang, P. Leussink, F. Jensen et al. // Microelectronic Engineering. – 2018. – Vol. 191. – P. 77–83. DOI: 10.1016/j.mee.2018.01.034.
2. Fabrication of high aspect ratio silicon micro-structures based on aluminum mask pat-terned by IBE and RIE processing / J. Mu, X. Chou, T. He et al. // Microsyst. Technol. – Vol. 22. – No. 1. – 2016. – P. 215–222. – URL: https://doi.org/10.1007/s00542-015-2661-x) (дата обращения: 02.04.2019).
3. Characterization of a time multiplexed inductively coupled plasma etcher / A.A. Ayo´n, R. Braff, C.C. Lin et al. // J. Electrochem. Soc. – 1999. – Vol. 146. – P. 339–349.
4. Голишников А.А., Путря М.Г. Разработка процесса глубокого плазменного трав-ления кремния для технологии трехмерной интеграции кристаллов // Технология и конст-руирование в электронной аппаратуре. – 2014. – №1. – С. 36–41.
5. Deep reactive ion etching of sub-micrometer trenches with ultra high aspect ratio / J. Parasuraman, A. Summanwar, F. Marty et al. // Microelectron. Eng. – 2014. – No. 113. – P. 35–39.
6. Cyclic etch/passivation-deposition as an all-spatial concept toward high-rate room tem-perature Atomic Layer Etching / F. Roozeboom, F. van den Bruele, Y.L.M. Creijghton et al. // ECS Journal of Solid State Science and Technology. – 2015. – Vol. 4(6). – P. N5067–5076. DOI: 10.1149/2.0111506jss
7. Амиров И.И. Плазменные процессы формирования структур для микро- и наноме-ханических устройств // Автореферат дис. ... докт. физ.-мат. наук. – Ярославль, 2010.
8. The black silicon method II: the effect of mask material and loading on the reactive ion etching of deep silicon trenches / H. Jansen, M. de Boer, J. Burger et al. // Microelectron. Eng. – 1995. – Vol. 27 (1–4). – P. 475–480. – URL: https://doi.org/10.1016/0167-9317(94)00149-O). (дата обращения: 02.04.2019).
9. Gottscho R., Jurgensen C., Vitkavage D. Microscopic uniformity in plasma etching // J. Vac. Sci. Technol. B: Microelectron. Nanometer Struct.-Process., Meas., Phenom. – 1992. – Vol. 10 (5). – P. 2133–2147. – URL: https://doi.org/10.1116/1.586180 (дата обращения: 02.04.2019).
10. Тимошенков С.П., Виноградов А.И., Зарянкин Н.М. Оптимизация процессов глу-бокого травления кремния для МЭМС структур // Оборонный комплекс – научно-техническому прогрессу России. – 2013. – №2(118). –С. 68–73.
11. Зарывахина С.А., Жмуркин СЮ. Оптимизация Bosch-процесса травления // Мо-лодой ученый. – 2017. – № 3(137).– С. 90–93.
12. Ефимов В.В. Улучшение качества продукции, процессов и ресурсов: учеб. посо-бие. – М.: КНОРУС, 2007. – С. 96(223).
13. Dr. Shyam Kumar Karna, Sahai R. An overview on Taguchi Method // International Journal of Mathematical Engineering and Management Sciences. – 2012. – No. 1. – P. 1–7.