بررسی و تحلیل رفتاری لایه برداری سطحی ناهمسان‌گرد سیلیکون در محلول TMAH
محورهای موضوعی : سنتز موادحسن عبداللهی 1 , حسن حاج قاسم 2
1 - مدیر پژوهش دانشکده برق دانشگاه هوائی شهید ستاری
2 - عضو هیات علمی دانشگاه تهران
کلید واژه: میکروماشین‌کاری, لایه برداری سطحی ناهمسان‌گرد سیلیکون, ناهمواری سطح سیلیکون, TMAH,
چکیده مقاله :
این مقاله به بررسی و تحلیل رفتاری لایه برداری سطحی ناهمسان گرد سیلیکون (100) در هیدروکسید آمونیم تترامتیل(TMAH) پرداخته است. فرآیند حکاکی در محلول TMAH با غلظت های مختلف 5%، 10%، 15% و 25% و در دماهای مختلف oC 70، oC 80 و oC90 انجام شد. نتایج نشان می دهد که نرخ زدایش با افزایش دما، افزایش می یابد ولی این نرخ با افزایش غلظت TMAH در غلظت های بیشتر از 10% کاهش می یابد. بیشترین نرخ زدایش برابر با µm/h62 در غلظت 10% و دمای oC 90 است. تصاویر SEM نشان می دهد که در سطح سیلیکون برآمدگی های شبیه به تپه های هرمی شکل کوچک ظاهر می شود که تعداد، شکل و نحوه توزیع آنها در روی سطح سیلیکون کاملا تصادفی است. تعداد ناهمواری با افزایش غلظت TMAH کاهش می یابد و سطح سیلیکون حکاکی شده در TMAH با غلظت های بالا، صاف تر می باشد. درضمن بیشترین مقدار نرخ زدایش در صفحه <100> نسبت به صفحه <111> برای TMAH با غلظت 10% به دست آمده است که مقدار آن 6/10 است. زدایش سیلیکون با TMAH در این غلظت کمترین زیربریدگی را دارد.
[1] H. Seidel, L. Csepregi, A. Heuberger& H. Baumgartel, “Anisotropicetching of crystalline silicon in alkaline solutions”, J. Electrochem. Soc, Vol. 137, No. 11, pp. 3612–3625, 1990.
[2] K. Biswas & S. Kal, “Etch characteristics of KOH, TMAH and dual doped TMAH for bulk micromachining of silicon”, Microelectronics Journal, Vol. 37, pp. 519–525, 2006.
[3] G. T. Kovacs, N. I. Maluf & K. E. Petersen, “Bulk micromachining of silicon” , Proceedings of the IEEE Integrated sensors, microactuators and microsystems (MEMS), Vol. 86, pp. 1536–1551, 1998.
[4] Barycka, I. Zubel, “Silicon anisotropic etching in alkali solutions”: Sensors and Actuators A, Vol. 70, pp. 250-259, 1998.
[5] K. E. Petersen, “Silicon as a mechanical material”, Proc. IEEE, Vol. 70, No. 5, 1982, pp. 420–457.
[6] R. M. Finne & D. L. Klein, “A water-amine complexing agent system foretching in silicon”, J. Electrochem. Soc, Vol. 114, No. 9, pp. 965–970, 1967.
[7] O. Tabata, R. Asahi, H. Funabashi, K. Shimaoka & S. Sugiyama, “Anisotropic etching of silicon in TMAH solutions”, Sensors and Actuators A, Vol. A34, No. 1, pp. 51-57, 1992.
[8] X. Yi, J. Lai, H. Liang & X. Zhai, “Fabrication of a MEMS micro-hotplate”, 3rd International Photonics & OptoElectronics Meetings (POEM 2010), Journal of Physics: Conference Series, Vol. 276, 2011.
[9] K. Lian, S. Smith, A. J. Walton, A. M. Gundlach & J. T. M Stevenson, “Characterisation of aluminium passivation for TMAH based anisotropic etching for MEMS applications”, in: Proceedings of the IEEE International Conference on Microelectronic Test Structures (ICTMS00), Monterey, CA, USA, , pp. 210–214, 2000.
[10] P. M. Sarro, D. Brida, W. V. D. Vlist & S. Brida, “Effect of surfactant on surface quality of silicon microstructures etched in saturated TMAHW solutions, Sensors and Actuators A, Vol. 85, pp. 340–345, 2000.
[11] Merlos, M. Acero, J. Bausells & J. Esteve, “TMAH/IPA anisotropic etching characteristics”, Sensors and Actuators A, Vol. 37-38, pp. 737-743, 1993.
[12] P. H. Chen, H. Y. Peng, C. M. Hsieh & M. K. Chyu, “The characterize behavior of TMAH water solution for anisotropic etching on both Silicon substrate and SiO2 layer”, Sensors and Actuators A, Vol. 93, pp. 132-137, 2001.
[13] J. T. L. Thong, W. K. Choi & C. W. Chong, “TMAH etching of silicon and the interaction of etching parameters, Sensors and Actuators A, Vol. 63, pp. 243-249, 1997.
[14] K. Biswas, S. Das, D. K. Maurya, S. Kal & S. K. Lahiri, “Bulk micromachining of silicon in TMAH-based etchants for aluminum passivation and smooth surface”, Microelectronics Journal, Vol. 37, pp. 321–327, 2006.
[15] G. Yan, P. C. H. Chan, I. Hsing & R. K. Sharma, “An improved TMAH Si-etching solution without attacking exposed aluminum”, Sensors and Actuators A, Vol. 89, pp. 135-141, 2001.
[16] Y. K. Bhatnagar & A. Nathan, “On pyramidal protrusions in anisotropic etching of <100> silicon”, Sensors and Actuators A, Vol. 36, pp. 233-240, 1993.
E. H. Klaassen, R. J. Reasy, C. Storment & G. T. Kovacs, “Micromachined thermally isolated circuits”, Sensors and Actuators A, Vol. 58, pp. 43–50, 1997.