vi he thong ngay09 - nh nam

Vi hệ thốngVi hệ thống

1

GV: Nguy ễn Hoàng Nam(chương trình Kỹ sư CLC – Khóa 51)

29/09/2010

Vi hệ thống

Khái niệmQuá trình chế tạo các vi cấu trúc 3 chiều trên bềmặt ñế si-líc bằng:+ Các lớp vật li ệu nền (vật li ệu hy sinh) và vật li ệu cấu trúc ñược tạo ranhờ công nghệmàng mỏng (thin film technology).+ Thực hiện các phương pháp ăn mòn ướt có chọn lọc với lớp vật li ệu hysinh.

Nguyễn Hoàng Nam2Vi hệ thống

Vi hệ thống

Qui trình chế tạo khống chế theo thời gian


Vi hệ thống

Qui trình chế tạo tự ñịnh dạng sử dụng 2 mặt nạ quang


Vi hệ thống

Các vấn ñề kỹ thuậtSự dính bám (stiction) giữa các lớp vật li ệuTính chất không mong muốn làm hỏng cấu trúc xuất hiện sau quá trìnhăn mònướt lớp vật liệu hy sinh

* Cơ chế+ Lực maodẫn (capillaryforce)

Nguyễn Hoàng Nam5

+ Lực maodẫn (capillaryforce)

+ Lực tĩnhñiện (electrostatic force)

+ Lực hút phân tử (Van der Waals force)

+ Liên kết hydro (Hydro binding)

* Nguyên nhân+ Hình thành lực căng bề mặt trong quá trình bay hơi dung dịch sauăn mònkéo các bề mặt dính lại với nhau.

+ Các bề mặt dính chặt với nhau do liên kết phân tử, nguyên tử.

Vi hệ thống

Vi hệ thống

Các vấn ñề kỹ thuật

* Phương pháp chống dính bám+ Sử dụng các dung dịch dễ bay hơi như methanol kết hợp với CO2 lỏng ñểthay thế nước.

+ Sử dụng tương tácñiện từ⇒ chỉ sử dụng với vật liệu từ.

+ Tạo cáccấu trúc chống ñỡ giữa cáclớp cấu trúc sử dụng vật liệu hữu cơ⇒


⇒

+ Tạo cáccấu trúc chống ñỡ giữa cáclớp cấu trúc sử dụng vật liệu hữu cơ(organic pillar)⇒ ñược tẩy bỏ sauñó bằng phương phápăn mòn plasmaôxy.

Vi hệ thống

Vi hệ thống

Các vấn ñề kỹ thuật

Hiện tượng ứng suất nộiXuất hiện ở cấu trúc vật liệu chế tạo bằng công nghệ màngmỏng⇒ làm biến dạng cấu trúc.

Hiệu ứng sợi dây ngang(stringer)⇒


Hiệu ứng sợi dây ngang(stringer)Hình thành doñịa hình chồng chéo của cấu trúc 3 chiều trong không gian hẹp ⇒cản trở hoạt ñộng của linh kiện như ñan xen cơ hayñoản mạch …

Vi hệ thống

Vật liệu si-líc ña tinh thể (polysilicon)+ Cấu tạo gồm cácñám hạt (grains) cóñịnh hướng ngẫu nhiên trong cấu trúctinh thể⇒ kích thước hạt tăng cùng với chiều dày màngñược tạo.

+ Tính chất cơ học tốt hơn so với thép:

+ Sức bền ñứt vỡ: ~ 2-3 Gpa,

+ Suất ñànhồi Young: ~ 140– 190Gpa,


+ Suất ñànhồi Young: ~ 140– 190Gpa,

+ Biến dạngñàn hồi: ~ 0,5%.

+ Tính chất ñiện (ñiện trở) dễ dàngñược biến ñổi bằng các kỹ thuật pha tạp nhưkhuếch tán hay cấy i-ôn.

+ Tính chất nhiệt cũng phụ thuộc kích thước hạt.

+ Tính tương thích với công nghệ chế tạo vi ñiện tử cao⇒ dễ dàng tạo SiO2

bằng phương pháp ô-xy hóa nhiệt.

+ Có thể ñược chế tạo bằng công nghệ LPCVD (Low Pressure Chemical VaporDeposition).

Vi hệ thống

Vi hệ thống

Low Pressure Chemical Vapor DepositionGiảm áp suất nhằm giảm các phản ứng của các chất khí không mongmuốn và ñạt ñược lớp mỏng ñều trên toàn bề mặt wafer.


Vi hệ thống

Qui trình SUMMiT(Sandia Ultraplanar Multilevel MEMS IC Technology)

+ Sử dụng kỹ thuật công nghệ LPCVD ñể tạo màng polysilicon và SiO2+ Sử dụng kỹ thuật quang khắc (có thể ñến 14 lần) ñể chép cácñịnh dạng cấutrúcñãñược thiết kế lên phiến ñế.

+ Sử dụngăn mòni-ônñể tạo cấu trúc trêncáclớp màngmỏng.


+ Sử dụngăn mòni-ônñể tạo cấu trúc trêncáclớp màngmỏng.

+ Sử dụngăn mònướt ñể loại bỏ vật liệu hy sinh (SiO2).

+ Vật liệu bảo vệ (mask material) thường là Si3N4

+ Qui trình thường ñược sử dụng ñể chế tạọ các linh kiện vi chấp hành có cấutrúc phức tạp như các bộ vi hộp số (microgear), mô-tơ, gươngñặt thẳngñứng.

Vi hệ thống

Vi hệ thống


+ Xuất phát với phiến si-líc loại n

+ Tạo lớp SiO2 (ñộ dày ~ 0,63µm) bằng phương pháp ôxy hóa nhiệt và Si3N4 (ñộ dày ~0,8µm) trên lớp SiO2.

+ Phủ lớp polysiliconñầu tiên – MMPOLY0 (ñộ dày ~ 0,3µm) trên bề mặt lớp Si3N4.

+ Phủ lớp SiO2 vật liệu hy sinh(ñộ dày~ 2 µm) – SACOX1.


+ Phủ lớp SiO2 vật liệu hy sinh(ñộ dày~ 2 µm) – SACOX1.

+ Quang khắc vàăn mòn tạo hốc ở lớp SiO2 vật liệu hy sinh.

+ Phủ lớp polysilicon thứ hai – MMPOLY1 trên bề mặt lớp SACOX1ñã ñược quangkhắc ñịnh dạng.

+ Phủ lớp SACOX2 (ñộ dày ~ 0,3µm) lên trên và quang khắc

+ Phủ lớp polysilicon – MMPOLY2 pha tạp (ñộ dày ~ 1,5µm) trực tiếp lên trên bề mặtlớp MMPOLY1.

+ Ăn mòn MMPOLY2 và lớp hỗn hợp cả MMPOLY1 và MMPOLY2 bằng phươngpháp i-ôn hoạt hóa RIE.

Vi hệ thống

Vi hệ thống


+ Tạo lớp SiO2 từ TEOS (tetraethoxysilane) với ñộ dày ~ 6µm – SACOX3.

+ Thực hiện kỹ thuật mài CMP (chemico mechanical polishing)ñể giảm ñộ dàySACOX3 xuống còn ~ 2µm.

+ Quang khắc và ñịnh dạng lớp SACOX3 tạo hốc cấu trúc xuống ñến lớpMMPOLY2, sauñó phủ Si lấp ñầy hốc.


MMPOLY2, sauñó phủ Si lấp ñầy hốc.

+ Phủ lớp polysilicon – MMPOLY3 pha tạp(ñộ dày ~ 2µm) trực tiếp lên trênbề mặt lớp SACOX3.

+ Ăn mònướt ñể tạo cấu trúc cuối cùng.

+ Tiếp tục qui trình với các lớp SACOX3 và MMPOLY4.

Vi hệ thống

Vi hệ thống



Vi hệ thống

Công ngh ệ vi quang� Công nghệ chế tạo bộ CCR (Corner Cube Retroreflector) chủ yếu

dùng trong kĩ thuật quang ñiên tử.� Công nghệ chế tạo dây dẫn quang và nối dây dẫn quang.� CCR là thiết bị phản xạ ánh sáng về lại nguồn phát tương tự gương,

có dạng hình lõm lòng chảo.


Vi hệ thống

Bộ CCR (Corner Cube Retroreflector)

Hầu như tất cả CCRñều ñược sản xuấtbằng công nghệ quátrình MUMPS (Multi-User MEMS Process).


Vi hệ thống



Vi hệ thống

Công ngh ệ chế tạo màng m ỏng ch ọn lọc

� Công nghệ ñiện hóa và catalyseur (xúc tác).� Công nghệ hóa lý, sinh học.


vi he thong ngay09 - nh nam

Documents