1 / 31

Mikrosensory półprzewodnikowe

Mikrosensory półprzewodnikowe. Podstawowe sensory i ich technologia. Plan. Dlaczego krzem? Własności i zjawiska wykorzystywane w sensoryce Technologia – podstawowe procesy. Materiały używane w technologii mikromechanicznej.

karis
Download Presentation

Mikrosensory półprzewodnikowe

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Mikrosensory półprzewodnikowe Podstawowe sensory i ich technologia Wykład 3, 2010/11

  2. Plan • Dlaczego krzem? Własności i zjawiska wykorzystywane w sensoryce • Technologia – podstawowe procesy Wykład 3, 2010/11

  3. Materiały używane w technologii mikromechanicznej • Krzem i związane z nim materiały są podstawą mikrosystemów. Należy tu wymienić: • krzem monokrystaliczny (SCS-single crystal silicon) • multikrystaliczny krzem • amorficzny krzem (a-Si) • stopy krzemu z germanem • amorficzny kwarc SiO2 • azotek krzemu Si3N4 SOI-silicon on insulator Wykład 3, 2010/11

  4. Wykład 3, 2010/11

  5. Dlaczego krzem? • tani i dobrze scharakteryzowany materiał, łatwo dostępny (25.8% Si w skorupie ziemskiej, związany jako SiO2) • duża liczba i różnorodność technik wytwarzania i obróbki krzemu • duży potencjał dla integracji z układami kontroli i przetwarzania sygnałów • dobre własności: elektryczne, mechaniczne (anizotropia), termiczne • tworzy stabilny tlenek (tzw. native oxide) SiO2 – elektryczny izolator Wykład 3, 2010/11

  6. Wykład 3, 2010/11

  7. Wykład 3, 2010/11

  8. Krzem Struktura diamentu Eg = 1.12 eV Wykład 3, 2010/11

  9. Wykład 3, 2010/11

  10. Wykład 3, 2010/11

  11. Wykład 3, 2010/11

  12. Technologia Metody wytwarzania można podzielić na: top-down bottom-up Metody „top-down” dotyczą usuwania materiału. Proces niszczy siły spójności pomiędzy elementami ciała stałego. Metody „top-down” to trawienie „mokre” i „suche”, obróbka mechaniczna, laserowa ablacja, plazmowe trawienie, fotolitografia, itp.. Metody „bottom-up” dotyczą tworzenia nowych struktur ze stopionej masy, stanu gazowego, ciekłego lub stałego. Metody „bottom-up” to np. samoorganizujące się struktury ale także cienkie warstwy (epitaksja z fazy ciekłej lub gazowej). Zastosowanie STM Wykład 3, 2010/11

  13. Wzrost kryształu Główne etapy technologii IC Cięcie Cienkie warstwy: -epitaksjalne Si -polikrystaliczne Si -SiO2 -Si3N4 -polikrystaliczne Si -metaliczne Nanoszenie warstw Domieszki Litografia Trawienie Maski Porcjowanie Wykład 3, 2010/11 Pakowanie

  14. Najważniejsze procesy • Litografia jest techniką polegającą na przenoszeniu wzoru (ang. pattern) z maski na warstwę lub podłoże przy użyciu materiału światłoczułego lub czułego na inne promieniowanie (X, elektrony, jony).Dla optycznej ekspozycji najczęściej używa się nazwy „fotorezyst”. • Trawieniejest to selektywne usuwanie materiału z pewnych ustalonych obszarów warstwy lub podłoża. Rozróżnia się trawienie mokre i suche, a także anizotropowe i izotropowe. Wykład 3, 2010/11

  15. Izotropowe czy anizotropowe trawienie? Wykład 3, 2010/11

  16. wo w Szybkość trawienia anizotropowego w Si zależy od kierunku krystalograficznego Stosunek szybkości trawienia w kierunku <100> i <110> do trawienia w kierunku <111> wynosi odpowiednio 400:1 i 600:1 w Rowek typu U (ang. U-groove), krótki czas trawienia, h - głębokość wytrawiona Rowek typu V (ang.„V-groove”) długi czas trawienia Wykład 3, 2010/11

  17. Trawienie anizotropowe krzemu Najczęściej do trawienia anizotropowego krzemu używa się mieszaniny roztworu KOH w wodzie z alkoholem izopropylowym. Dla przykładu dla 34% wag. KOH w 70.9oC szybkość trawienia wynosi: 1.292 μm/min dla płaszczyzny (110), 0.629 μm/min dla (100) i tylko 0.009 μm/min dla (111) Wykład 3, 2010/11

  18. Wykład 3, 2010/11

  19. SEM image of bulk micromachined cantilever fabricated by p+ etch stop and anisotropic etching Objętościowe struktury wykonane w technologii mikromechanicznej Wykład 3, 2010/11

  20. Struktura sensora pojemnościowego Rezonujący w pionie sensor oparty na oscylacjach skrętnych wykonany w krzemie techniką mikromechaniczną objętościową Wykład 3, 2010/11

  21. Trawienie plazmowe lub jonowe • RIE (ang. reactive ion etching) • DRIE (ang. deep reactive ion etching) Wykład 3, 2010/11

  22. Przykładowe struktury Wykład 3, 2010/11

  23. Wykład 3, 2010/11

  24. Surface micromachining – obróbka powierzchniowa sacrificial layer deposition – nanoszenie warstwy protektorowej trawienie w celu utworzenia kotwic (ang. anchor) i obszarów złączek (ang. bushing regions) usuwanie warstwy protektorowej (structural layer patterning) wolno-stojąca struktura (np. dźwignia, belka) Wykład 3, 2010/11

  25. Wykład 3, 2010/11

  26. LIGA – technika wykorzystująca litografię, elektroplaterowanie (electroplating) i wypełnianie, formowanie (molding) Jest to technika stosowana do wytwarzania mikrostruktur w szeregu materiałach takich jak metale, polimery, ceramika i szkło. Mikrostruktury trójwymiarowe 3D charakteryzują się tzw. high-aspect-ratio. Wykład 3, 2010/11

  27. Wykład 3, 2010/11

  28. Promieniowanie synchrotronowe Struktura absorbująca Maska Fotorezyst Podstawa struktura fotorezystu LIGA (Litograhie, Galvanoformung, Abformung) 1. Naświetlanie 2. Wywoływanie Wykład 3, 2010/11

  29. Metal Struktura fotorezystu Przewodząca podstawa Wnęka formy 3. Elektroformowanie 4. Tworzenie formy Wykład 3, 2010/11

  30. Substancja wypełniająca formę (np. plastik) Struktura w plastiku 5. Wypełnianie formy 6. Usuwanie formy Wykład 3, 2010/11

  31. Scanning Tunneling Microscope STM Wykład 3, 2010/11

More Related