Instrumentación

Procesos de grabado seco de silicio monocristalino con alta velocidad de grabado y anisotropía para su aplicación en la fabricación de MEMS

C. Álvarez–Macías y C. Reyes–Betanzo*

Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica – INAOE, Apartado Postal 51, 72000, Puebla, México, e–mail:* creyes@inaoep.mx

Recibido el 20 de abril de 2007
Aceptado el 10 de agosto de 2007

Resumen

Se presentan los resultados experimentales del grabado seco de silicio monocristalino para su aplicación en la fabricación de sistemas microelectro–mecánicos (MEMS) utilizando un reactor RIE/ICP. Se analizó la contribución de las componentes física y química sobre la velocidad y perfil de grabado respecto a la variación de la presión, bombardeo iónico, flujo, tipo y mezcla de gases, y distancia a la región de plasma denso. El principal gas reactivo empleado fue SF₆ en mezcla con Ar, O₂ o CF₄. Se utilizaron enmascarantes de fotorresina, dióxido de silicio y aluminio. Se obtuvieron velocidades de grabado anisótropo de hasta 4 µm/min con enmascarante de SiO₂y velocidad de grabado isótropo de hasta 13 µm/min con enmascarante de Al, ambos en plasma de SF₆/O₂. Perfiles de grabado verticales se observaron cuando el voltaje de autopolarización es el más alto, y el material enmascarante presentó un fuerte efecto sobre los resultados obtenidos.

Descriptores: Silicio monocristalino; MEMS; grabado seco.

Abstract

The results of dry etching of monocrystalline silicon for microelectro–mechanical systems (MEMS) applications by using a RIE/ICP system are shown. The contribution of the physical and chemical components over the etch rate and etch profile was analized by the variation of the pressure, ion bombardment, flux, type and gas mixture; and over the distance of the dense plasma. The main reactive gas used was SF₆ in mixture with Ar, O₂ o CF₄. Masking materials of photoresist, silicon dioxide, and aluminum were used. Anisotropic etch rates up to 4 µm/min with SiO ₂ as masking material, and isotropric etch rates up to 13 µm/min with Al as masking material were obtained, both in SF₆/O₂ plasma. Vertical etch profiles were observed when the self–bias voltage is the highest, and the masking material presented a strong effect over the obtained results.

Keywords: Monocrystalline silicon; MEMS; dry etching.

PACS: 8540Hp; 8165Cf; 5277–j

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Agradecimientos

Este trabajo fue apoyado por el proyecto Conacyt 42906.

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