Ссылка для цитирования : Каранин Н. С. Аналитический метод расчета толщины слоев защитной маски при изготовлении микромеханического акселерометра // Изв. вузов. Приборостроение. 2025. Т. 68, № 8. С. 738–748. DOI: 10.17586/0021-3454-2 025-68-8-738-748.

Аннотация. Рассмотрены методы определения толщины слоев масок для проведения процессов плазмохимического травления. Предложен метод расчета толщины слоев маски при формировании приборного слоя для изготовления чувствительных элементов микромеханического акселерометра. Представлены результаты оценки расчетного метода на основе измеренных значений толщины маски до и после плазмохимического травления приборного слоя кремниевой подложки с чувствительными элементами. Сформулировано заключение об эффективности использования представленного метода в технологии изготовления микромеханических акселерометров и гироскопов.

Ключевые слова: аналитический метод, плазмохимическое травление, маска для травления, приборный слой, чувствительный элемент, микромеханический акселерометр

Список литературы:

1. Калинкина М. Е., Пирожникова О. И., Ткалич В. Л., Комарова А. В. Микроэлектромеханические системы и датчики. СПб: Университет ИТМО, 2020. 2. Ramalingam R., Ganesan A., Shanmugam J. Microelectromechnical Systems Inertial Measurement Unit Error Modelling and Error Analysis for Low-cost Strapdown Inertial Navigation System // Defence Science Journal. 2009. P. 650–658. 3. Liu Y., Chen L. Application of accelerometers in vibration test of high voltage circuit breaker // 2015 5th Intern. Conf. on Electric Utility Deregulation and Restructuring and Power Technologies (DRPT). 2015. P. 1488–1491. 4. Popova I., Lestev A., Semenov A., Ivanov V., Rakityanski O., Burtsev V. Micromechanical gyros & accelerometers for digital navigation & control systems // IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine. 2009. Vol. 24, N 5. P. 33–39. 5. Калинкина М. Е., Козлов А. С., Лабковская Р. Я., Пирожникова О. И., Ткалич В. Л. Расчет угловой жесткости упругого элемента микромеханического акселерометра // Изв. вузов. Приборостроение. 2019. Т. 62, № 6. С. 534–541. 6. Гуртов В. А., Беляев М. А., Бакшеева А. Г. Микроэлектромеханические системы: учеб. пособие. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2016. 7. Васильев В. Ю. Современное производство изделий микроэлектроники: учеб. пособие. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2019. 8. Тимошенков С. П., Антюшин С. А., Зарянкин Н. М., Калугин В. В., Кочурина Е. С., Тимошенков А. С., Боев Л. Р. Проектирование и изготовление чувствительного элемента МЭМС-акселерометра // Нано- и микросистемная техника. 2021. № 2. С. 63–67. 9. Lips B., Puers R. Three step deep reactive ion etch for high density trench etching // Journal of Physics: Conference Series. 2016. Vol. 757. 10. Horstmann B., Pate D., Smith B., Mamun Md A., Atkinson G., Özgür Ü., Avrutin V. Cryogenic DRIE processes for high-precision silicon etching in MEMS applications // Journal of Micromechanics and Microengineering. 2024. Vol. 34, N 7. P. 1–13. 11. Bobinac J., Reiter T., Piso J., Klemenschits X., Baumgartner O., Stanojevic Z., Strof G., Karner M., Filipovic L. Effect of Mask Geometry Variation on Plasma Etching Profiles // Micromachines. 2023. Vol. 14, N 3. Р. 665. DOI:10.3390/ mi14030665. 12. Yoon M., Yeom H. J., Kim J., Jeong J.-R., Lee H.-Ch. Plasma etching of the trench pattern with high aspect ratio mask under ion tilting // Applied Surface Science. 2022. Vol. 595, N 1. Р. 153462. DOI:10.1016/j.apsusc.2022.153462. 13. Racka-Szmidt K., Stonio B., Żelazko J., Filipiak M., Sochacki M. A Review: Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching of Silicon Carbide // Materials (Basel). 2021. Vol. 15, N 1. Р. 123. DOI: 10.3390/ma15010123. 14. Osipov A. A., Iankevich G. A., Speshilova A. B. et al. OES diagnostics as a universal technique to control the Si etching structures profile in ICP // Scientific Reports. 2022. Vol. 12, N 1. Р. 5287. DOI:10.1038/s41598-022-09266-x. 15. Bagolini A., Scauso P. & Sanguinetti S., Bellutti P. Silicon Deep Reactive Ion Etching with aluminum hard mask // Materials Research Express. 2019. Vol. 6, N 8. 16. Виноградов А. И., Зарянкин Н. М., Прокопьев Е. П., Тимошенков С. П. Оптимизация параметров процесса глубокого плазмохимического травления кремния для элементов МЭМС // Изв. вузов. Электроника. 2010. Т. 82, № 2. С. 3–9. 17. Каранин Н. С. Исследование селективности процесса плазмохимического травления приборного слоя инер- циальных микромеханических устройств // Нано- и микросистемная техника. 2024. Т. 26, № 4. С. 198–204. 18. Karanin N., Yulmetova O. Investigation of Surface Temperature for Sensitive Element of Micromechanical Accelerometer During Plasma Etching Using Finite Element Method // 30th Saint Petersburg Intern. Conf. on Integrated Navigation Systems, ICINS 2023. 2023. P. 1–3. 19. Hu X., Zhen Zh., Sun G., Wang Q., Huang Q. Improvement on the uniformity of deep reactive ion etch for electrically isolated silicon-based substrates // Journal of Micromechanics and Microengineering. 2022. Vol. 32, N 4. DOI:10.1088/1361-6439/ac56c9. 20. Xia D., Yu C., Kong L. The Development of Micromachined Gyroscope Structure and Circuitry Technology // Sensors. 2014. Vol. 14. P. 1394–1473. 21. Greiff P., Boxenhorn B., King T., Niles L. Silicon monolithic micromechanical gyroscope // TRANSDUCERS ‘91: 1991 Intern. Conf. on Solid-State Sensors and Actuators. Digest of Technical Papers. 1991. P. 966–968. 22. Ayanoor-Vitikkate V., Chen K., Park W.-T., Kenny Th. W. Development of wafer scale encapsulation process for large displacement piezoresistive MEMS devices // Sensors and Actuators A: Physical. 2009. Vol. 156, N 2. P. 275–283.