Wafer đã phủ SiO2 và SiN đã sẵn sàng cho việc bắt đầu chế tạo. Trước hết cần phủ một lớp photoresist lên mặt trên và thực hiện quang khắc sử dụng Mask 1 để định hình thanh dao động. Sau khi được quang khắc và đưa vào dung dịch developer để tạo hình thanh dao động, wafer được khắc để tạo hình thanh dao động bằng hệ DRIE (Deep Reactive Ions Etching).
Có một điểm cần nêu rõ ở đây là: Bình thường để ăn mòn lớp SiN, chúng tôi sử dụng thiết bị Reactive Ions Etching chuyên dụng là hệ Oxford 80+, sử dụng hỗn hợp khí CHF3 + O2 để ăn mòn lớp SiN. Tuy nhiên trong quá trình thực hiện luận văn này, thiết bị chuyên dụng nói trên bị hỏng, do đó chúng tôi đã sử dụng hệ DRIE để ăn mòn lớp SiN.
Quá trình khắc được thực hiện trong 4 bước như sau: Thời gian ( giây ) SF6 (sccm) C4F8 (sccm) RFBias (W) RFICP (W) B1 2 0,1 50 1 500 B2 1 100 50 55 500 B3 4 100 0,1 55 500 B4 1 100 50 55 500
Bảng 1. Các thông số trong một chu kì khắc.
Tổng thời gian cho 1 chu kì 4 bước trên là 8 giây. Sau đây là đồ thị biểu diễn thời gian sử dụng khí cho 2 chu kì liên tiếp nhau:
Hình 2.3. Đồ thị biểu diễn thời gian đưa khí vào buồng cho việc ăn mòn.
Qua đồ thị ta thấy rằng, quá trình khắc là quá trình đưa khí SF6 vào và quá trình phủ là quá trình đưa khí C4F8 vào. Trong một chu kì thì thời gian khắc là 6 giây còn thời gian phủ là 2 giây (tổng cộng 8 giây trên 1 chu kì), các chu kì cứ luân phiên liên tục nhau như vậy.
Tiến hành ăn mòn 3 mẫu để khảo sát tốc độ ăn mòn của SiN.
Mẫu 1: Cho ăn mòn trong 10 chu kì (80s), đo chiều sâu ăn mòn được 150 nm, tốc độ ăn mòn v1 = 150nm/80s = 1,875 (nm/s).
Mẫu 2: Cho ăn mòn trong 20 chu kì (160s), đo chiều sâu ăn mòn được 350 nm, tốc độ ăn mòn v2 = 350nm/160s = 2,187 (nm/s).
Mẫu 3: Cho ăn mòn trong 40 chu kì (320s), đo chiều sâu ăn mòn được 730 nm, tốc độ ăn mòn v3 = 730nm/320s = 2,281 (nm/s).
Tốc độ ăn mòn trung bình SiN là:
v = (v1 + v2 + v3)/3 = (1,875 + 2,187 + 2,281)/3 = 2,114 (nm/s).
Như vậy để ăn mòn được lớp SiN dày 1000 nm thì cần thời gian là 473 giây tương ứng với số chu kì ăn mòn là 59 chu kì.
Để chắc chắn có thể ăn mòn hết SiN ta nên chọn số chu kì lớn hơn 59, ở đây chúng tôi chọn 65 chu kì để chắc chắn sẽ ăn mòn hết SiN. Dưới đây là hình minh họa mặt cắt wafer sau khi ăn mòn mặt trên lớp SiN để tạo hình thanh dao động.
Hình 2.4. Minh họa mặt cắt wafer sau khi ăn mòn lớp SiN mặt trên để tạo hình thanh dao động.