Kas yra MEMS perdanga?

MEMS (mikroelektromechaninių sistemų) gamyboje litografijos procesas yra pagrindinis žingsnis nustatant, ar išdėstymo modelį galima tiksliai „atspausdinti“ ant silicio plokštelės. Litografijos perdanga yra pagrindinis rodiklis, rodantis litografijos mašinos tikslumą, suderinant skirtingų sluoksnių modelių modelius. Litografijos perdanga reiškia suderinimo tikslumą tarp grandinės modelių, suformuotų dviem litografijos procesais prieš ir po lustų gamybos proceso.

0040-02544 viršutinė kūno dalis, DPS metalas

Kalbant apie MEMS įrenginius, labai svarbu perdangos tikslumas. Paimant slėgio lustą kaip pavyzdį, būtina atlikti priekinę ir atgal perdangą, o tikslus suderinimas yra pagrindas užtikrinti teisingą santykinę slėgio jautraus elemento padėtį ir vibruojančią diafragmą, o bet kokia perdangos paklaida gali sukelti slėgio suvokimo nuokrypį, o tai paveiks tikslų slėgio pokyčių matavimą lusto. Giroskopo luste perdangos tikslumas nustato santykinio padėties ryšį tarp mikromechaninės vibracijos struktūros ir aptikimo elektrodo, ir, jei yra didelė paklaida, giroskopo jautrumas ir stabilumas bus žymiai sumažintas, ir jis negali pateikti patikimų kampų matavimo duomenų, tokių kaip inercinio navigacijos.

 

Perdengimo klaidos gaunamos iš litografijos išlyginimo klaidų, dėl kurių litografijos aparatas turi suderinti ankstesnio sluoksnio išlyginimo ženklus, kai jie yra veikiami, tačiau dėl optinės sistemos klaidų gali būti šiek tiek nukrypimai. Pvz., Optinių komponentų ir susidėvėjimo gamybos tikslumo apribojimai laikui bėgant gali sukelti nukrypimų su lygiavimu procese, todėl dabartinio litografijos sluoksnio modelis tiksliai nesutampa su ankstesniu sluoksniu.

 

Be litografijos suderinimo klaidų, MEMS proceso klaidos taip pat gali sukelti perdangas. Kai nusėda SiO₂, Si₃n₄ arba metaliniai sluoksniai, medžiagos įtempis gali sukelti vaflio vietinę deformaciją. Skirtingos medžiagos nusodinimo proceso metu turės skirtingą vidinių įtempių laipsnį, o kai šie įtempiai tam tikru mastu kaupiasi, vaflis bus sulenktas arba sudrebintas, todėl vėlesnis litografijos sluoksnis nukrypsta suderinant ir perduodant modelį. Aukštos temperatūros procesai (pvz., Oksidacija, atkaitinimas) gali sukelti vaflius išsipūsti arba metmenis. Aukštos temperatūros aplinkoje skirtingi vaflių medžiagų šiluminio išsiplėtimo koeficientai sukels šiluminį įtempį vaflio viduje, todėl susidarys deformacija. Ši deformacija gali turėti įtakos vėlesnių litografijos sluoksnių suderinimo tikslumui, dėl kurio modelis netinkamas.

715-028405-001 korpusas, apatinė reakcijos kamera

Laidos poveikio perdengimui MEMS procese iliustracija

Kaip valdyti ir optimizuoti perdangos klaidą? IC procese optinio artumo korekcija (OPC) yra naudoti skaičiavimo metodą, kad būtų galima ištaisyti tinklainės modelį, kad fotorezisto projekto modelis atitiktų projektavimo reikalavimus kiek įmanoma, kad būtų galima valdyti perdangos paklaidą. MEMS procese OPC retai naudojamas, o MEMS įrenginiai yra „Micron“ arba „Submicron“ linijos plotis, o optinė kompensacija naudojama retai. MEMS procese perdangos tikslumas daugiausia pagerinamas didelio tikslumo litografijos mašinomis. Proceso lygmeniu pasirinkus medžiagas, turinčias panašius šiluminio išsiplėtimo koeficientus, gali efektyviai sumažinti tarpsluoksnio dislokaciją, kurią sukelia temperatūros pokyčiai. Pvz., Kai deponuojant SiO₂, Si₃n₄, arba metalinius sluoksnius, medžiaga turėtų būti pagrįstai suderinta, kad būtų sumažintas vidinis įtempis, kurį sukelia šiluminės medžiagos išsiplėtimo skirtumas, taip sumažinant vaflių deformacijos laipsnį ir pagerinant perdangos tikslumą.