Development of electrochemical etch-stop techniques for integrated MEMS sensors
Entegre MEMS duyargaları için elektrokimyasal aşındırma-durdurma teknikleri geliştirilmesi
- Tez No: 181041
- Danışmanlar: PROF. DR. TAYFUN AKIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Elektrokimyasal aşındırma-durdurma tekniği, anizotropik ıslakaşındırma, TMAH, Electrochemical etch stop technique, anisotropic wet etching, TMAH
- Yıl: 2006
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 205
Özet
Bu tez silikonun çeşitli bölgelerine uygun voltaj değerleri uygulayarak ıslakanizotropik aşındırma ile 3 boyutlu yüksek kesinlikli entegre MEMS duyargaları eldeetmek için elektrokimyasal aşındırma-durdurma teknikleri geliştirilmesinisunmaktadır (EKAD). Anizotropik aşındırıcı olarak, özellikle yonga/pul'un öndenaşındırması sırasında, yüksek silikon aşındırma oranı, SiO2'ye karşı seçiciliği, veCMOS'a uygunluğu göz önünde bulundurularak tetra metil amonyum hidroksit,TMAH, seçilmiştir. Aşındırmayı etkileyen aşındırıcının sıcaklığı, konsantrasyonu,ve aydınlatılması gibi parametrelerin, aşındırıcının silikonu aşındırma oranı, yüzeypürüzlülüğü ve uygulanan voltajlar üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bir sıraakım-voltaj karakterizasyon deneyi sonrası n-tipi kuyu bölgesini oksitleyen vep-tabakada aşındırma reaksiyonlarını geliştiren voltajlar, -0.5V ve -1.6V olaraksırasıyla belirlenmiştir. TMAH aşındırması sırasında oluşan yüzey pürüzlülüğüamonyum peroksodisülfat, AP katılarak engellenmiştir. 85ºC'de, 10gr/lt. APkatılmış %10 TMAH solüsyonu kullanılarak uygun aşındırma sürecigerçekleştirilmiştir.CMOS mikrobolometrelerde kullanılmak üzere, EKAD parametrelerini anlamak veen iyi şekilde kullanmak için METU-MET tesislerinde çeşitli silikon aşındırmaörnekleri üretilmiştir. Aşındırma örnekleri termal oksidasyon, boron ve fosfordifüzyon, alüminyum ve silikon nitrit serme gibi süreçler kullanılarak üretilmiştir.Aşındırma örnekleri ile yapılan aşındırmalar daha önceden yapılan CMOSmikrobolometrelerin CMOS sonrası önden aşındırmaları sırasındaki başarısızıklarınsebebinin p-tabaka ve n-tipi kuyu arasındaki tükenmiş bölgeye bağlı olduğunugöstermiştir. Başarıyla aşındırılmış CMOS mikrobolometreleri 90ºC'de 6M KOHkullanılarak, p-tabakaya -3.5V ve n-tipi kuyuya 1.5V uygulayarak arkadan yapılanaşındırma süreci ile sağlanmıştır. Özetle, bu çalışma entegre MEMS duyargaları içinbaşarılı EKAD süreci uygulamayı geniş bir çerçevede anlatmaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis presents the development of electrochemical etch-stop techniques (ECES)to achieve high precision 3-dimensional integrated MEMS sensors with wetanisotropic etching by applying proper voltages to various regions in silicon. Theanisotropic etchant is selected as tetra methyl ammonium hydroxide, TMAH,considering its high silicon etch rate, selectivity towards SiO2, and CMOScompatibility, especially during front-side etching of the chip/wafer. A number ofparameters affecting the etching are investigated, including the effect of temperature,illumination, and concentration of the etchant over the etch rate of silicon, surfaceroughness, and biasing voltages. The biasing voltages for passivating the n-well andenhancing the etching reactions on p-substrate are determined as -0.5V and -1.6V,respectively, after a series of current-voltage characteristic experiments. The surfaceroughness due to TMAH etching is prevented with the addition of ammoniumperoxodisulfate, AP. A proper etching process is achieved using a 10wt.% TMAH at85ºC with 10gr/lt. AP.Different silicon etch samples are produced in METU-MET facilities to understandand optimize ECES parameters that can be used for CMOS microbolometers. Theetch samples are fabricated using various processes, including thermal oxidation,boron and phosphorus diffusions, aluminum and silicon nitride layer depositionprocesses. Etching with the prepared samples shows the dependency of the depletionlayer between p-substrate and n-well, explaining the reason of the previous failuresduring post-CMOS etching of CMOS microbolometers from the front side.Succesfully etched CMOS microbolometers are achieved with back side etching in6M KOH at 90ºC, where -3.5V and 1.5V are applied to the p-substrate and n-well.In summary, this study provides an extensive understanding of the ECES process forsuccessful implementations of integrated MEMS sensors.
Benzer Tezler
- Humidity sensors using MEMS and standard CMOS technologies
MEMS ve standart CMOS teknolojileri ile nem sensörleri
BURAK OKCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TAYFUN AKIN
- A CMOS compatible uncooled infrared detector focal plane array for night vision applications using MEMS technology
Gece görüş uygulamaları için MEMS teknolojisi kullanarak üretilen CMOS uyumlu soğutmasız kızılötesi dedektör odak düzlem matrisi
DENİZ SABUNCUOĞLU TEZCAN
Doktora
İngilizce
2002
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TAYFUN AKIN
- A High fill factor CMOS uncooled infrared microbolometer detector
Yüksek etkin alanlı CMOS soğutmasız kızılötesi mikrobolometre dedektörü
MAHMUD YUSUF TANRIKULU
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TAYFUN AKIN
- Development of a nanopore-based biosensor embedded into a microfluidic channel
Mikroakışkan kanal içerisine yerleştirilmiş nanopor biyosensörünün geliştirilmesi
FATMA DOĞAN GÜZEL
Doktora
İngilizce
2013
BiyoteknolojiImperial College LondonKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. JOSHUA B. EDEL
PROF. DR. TİM ALBRECTH
- Mg-4Sn-2Al alaşımına ilave edilen alaşım elementlerinin mekanik ve korozyon özelliklerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of alloy elements added to Mg-4Sn-2Al alloy on mechanical and corrosion properties
PENBE KURT
Doktora
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN CAN KURNAZ