Vi he thong ngay04&05 - nh nam

Vi h th ng

GV: Nguy n Hoàng Nam
(chương trình K sư CLC – Khóa 51)

07/09/2010 1

Vi h th ng

§4. Các công ngh cơ b n c a vi h th ng
2.1 Công ngh vi ñi n t
2.1.1 Phòng s ch
2.1.2 Quang kh c
2.1.3 Oxy hóa
2.1.4 Khu ch tác
2.1.5 C y ion
2.1.6 ðóng v
2.2 LIGA
2.3 Vi cơ ñi n t - MEMS
2.4 Quang ñi n t - Optoelectronic
2.5 Màng sinh h c, th m th u

Vi h th ng 2 Nguy n Hoàng Nam

Vi h th ng

2.1 Công ngh vi ñi n t
2.1.1 Phòng s ch (clean room)
Phòng thí nghi m công ngh không ch a
các t p b n (b i ho c vi khu n) ñ th c
hi n ch t o các vi m ch ñi n t .
ðư c x p h ng theo tiêu chu n ISO
14644 - 1 v “phân lo i ñ s ch không
khí“, d a trên công th c:
CN = 10N(0,1/D)2,08

+ CN: s lư ng h t (b i, vi khu n)
cho phép l n nh t/m3
+ N: ch s x p h ng ISO
+ D: kích thư c h t

Vi h th ng

2.1.1 Phòng s ch (Clean room)

Phòng s ch t i ð i h c Ritsumeikan
(Nh t B n)

Phòng s ch t i Vi n ðào t o Qu c t
v Khoa h c V t li u (ITIMS), ðHBK


Vi h th ng

2.1.2 Quang kh c (photolithography)

Ch t c m quang (photoresist)
V t li u h u cơ (polymer) nh y ánh sáng (thư ng là ánh
sáng c c tím, Ultraviolet - UV, ho c Deep UV - DUV) ⇒
s d ng b m t n (Mask) ñóng vai trò làm l p b o v
cho các v t li u ñư c che ph phía dư i nó.
Tương tác v i ánh sáng (phonon - hν) ⇒ x y ra ph n
ng quang hóa ⇒ hình thành các nhóm axít carboxylic
(xúc tác chính ñ lo i b polymer khó hòa tan khi x lý
nhi t) ⇒ ch còn nhóm d hòa tan trong c u trúc polymer
khi nhúng trong dung d ch hi n hình (developer - thông
thư ng là các dung d ch d ng ki m).

Vi h th ng


Ch t c m quang (photoresist)
Các thông s quan tr ng:
ð phân gi i, ñ tương ph n, ñ nh y
ð nh t, ñ bám dính
S c căng b m t
Kh năng ch u ñ ng duy trì s b n v ng trong các
dung d ch
ð m n và ñ s ch


Vi h th ng


Thành ph n chính:
Dung môi: làm cho c m quang t n t i dư i d ng dung
d ch nh m thu n l i cho vi cs d ng khi ph lên trên
b m t các v t li u khác.
Ch t k t dính (nh a–resin): thư ng là các h n h p
polymer (Novolak) g m phenol-formaldehyde d hòa
tan và m t lư ng nh diazonaphthaquinone khó b hòa
tan trong các dung d ch hóa ⇒ t o ra các liên k t làm
nên các tính ch t lý hóa cho v t li u.
Ch t nh y sáng.


Vi h th ng


Phân lo i:
C m quang dương: v t li u mà vùng không ñư c chi u
sáng tr nên b n v ng trong khi vùng ñư c chi u sáng
l i d dàng b hòa tan trong v t li u hi n hình.
C m quang âm: v t li u mà vùng ñư c chi u sáng tr
nên b n v ng trong khi vùng không ñư c chi u sáng
l i d dàng b hòa tan trong v t li u hi n hình.


Vi h th ng



Vi h th ng

Ánh sáng
ðư c s d ng ch y u là ánh sáng c c tím (ultraviolet
– UV): λ = 365 nm (i-line), λ = 405 nm (h-line), λ = 436
nm (g-line).
Ph m vi λ = 193 ÷ 248 nm ⇒ ánh sáng c c tím sâu
(deep UV - DUV)
Ngu n sáng
Tương ng ánh sáng UV: ðèn hơi Th y ngân ⇒ t o ra
b c x trong ph m vi λ = 200 nm ÷ 600 nm.


Vi h th ng



Vi h th ng


Quang kh c dùng tia x (x-ray lithography)
Tia X có bư c sóng nh hơn ánh sáng UV ⇒ thu nh kích thư c c u trúc
c n ñ nh d ng (100nm ÷ 0,5µm). K thu t này ph c t p và thi t b ñ t ti n,
thích h p v i công ngh LIGA ñ th c hi n k thu t quang kh c xuyên
qua kh i polymer dày.

Quang kh c dùng chùm ñi n t (e-beam lithography)
Chùm ñi n t quét trên b m t ñ ñ ñ nh d ng c n t o ñư c b ng v t li u
nh y ñi n t ⇒ ñ nh y cao. K thu t này cũng ph c t p và thi t b ñ t
ti n. Qui trình kh c dùng E-beam cũng lâu hơn (g p 10 l n) ⇒ s d ng
trong ch t o ñòi h i tính chính xác cao và các chi ti t r t nh .


Vi h th ng

2.1.3 Oxy hóa (oxidation)
Phương pháp ôxy hóa
2 pp ôxy hóa t o SiO2:
+ Ôxy hóa khô: Si+O2 → SiO2
+ Ôxy hóa m: Si+2H2O → SiO2+2H2
SiO2 nh n ñư c t pp ôxy hóa m x p hơn
so v i pp khô ⇒ ch t lư ng kém hơn
Cơ ch và ñ ng h c quá trình
N ng ñ O2 t i b m t (Cg)
O2 ñư c ñưa ñ n b m t SiO2 qua l p trơ
(dead layer) J1 ⇒ n ng ñ còn CS.
Có s dính bám 1 lư ng O2 t i b m t l p
SiO2 (C0) Khu ch tán O2 qua l p SiO2 (J2)
⇒ n ng ñ Ci.
Ph n ng hóa t i m t phân cách (J3)


Vi h th ng

Cơ ch và ñ ng h c quá trình
T phương trình khí lý tư ng
P.V = N.k.T
N ng ñ lu ng khí O2 t i: Cg = N/V = Pg/k.T
Hay: Pg = Cg.k.T
N ng ñ C0: C0 = kH.PS = kH.CS.k.T
(ð nh lu t Henry v i kH (O2) = 1,3.10-3 mol/L.atm)
Lưu lư ng J1: J1 = hg.(Cg–CS) ⇒ dòng ch y xoáy
Lưu lư ng J2: J2 = D.(CS–C0)/xox ⇒ quá trình khu ch tán
Lưu lư ng J3: J3 = ki.Ci ⇒ ph n ng ôxy hóa
N ng ñ (t c ñ ) ôxy hóa ⇒ 1 µm SiO2 hình thành ⇒ m t ñi 0.46 µm Si

Vi h th ng



Vi h th ng

2.1.4 Khu ch tán (diffusion)
Phương pháp ñư c s d ng trong k thu t pha t p v t li u (doping)
Cách th c khu ch tán
Ph m t l p ch t có n ng ñ t p cao lên b m t c a ñ .
ð y các nguyên t t p vào sâu trong c u trúc tinh th c a ñ (T0 cao:
900 - 11000C)
Cơ ch khu ch tán


Vi h th ng


Phương pháp ki m tra
ðo ñ sâu khu ch tán
S d ng m t viên bi thép mài b m t m u
(mechanical grinding) ⇒ t o ra m t h có
kích thư c b ng ñúng ch m c u (viên bi).

Nh h n h p dung d ch axít lên h mài ñ t o ph n ng ôxy hóa ⇒
bán d n khác nhau có ph n ng ôxy hóa khác nhau (differential
chemical staining) ⇒ th hi n màu khác nhau ⇔ “nhu m” ⇒ bi n
ñ i thông tin v vùng v t li u pha t p (ñ sâu) khá m ng ⇒ hình thái
b m t d quan sát.
ð sâu khu ch tán: xj = d2 – d1


Vi h th ng


ðo ñi n tr l p khu ch tán
R = RS.(L/W)
RS là ñi n tr vuông (square resistance)

Phương pháp 4 mũi dò (4-point probes)


Vi h th ng



Vi h th ng

2.1.5 C y iôn (ion-implantation)

ð nh nghĩa
Qui trình k thu t s d ng cho k thu t pha t p (doping) v t li u
b ng cách ñưa các iôn c a1 v t li u vào c u trúc c a 1 v t r n.

ð c ñi m
Có th làm thay ñ i tính ch t hóa h c c a v t li u g c
Có th làm thay ñ i c u trúc tinh th c a v t li u g c (do va ch m
m nh khi iôn ñư c ñưa vào)

Cơ ch quá trình
Iôn ñư c t o ra → gia t c tĩnh ñi n → ñư c tách b ng t trư ng →
ti p t c gia t c v i t c ñ cao
Năng lư ng cao 10 – 500 keV


Vi h th ng

2.1.5 C y iôn (ion-implantation)


Vi h th ng

2.1.6 ðóng v linh ki n (Packaging)


Vi h th ng



Vi he thong ngay04&05 - nh nam

Recommended

Recommended

More Related Content

Viewers also liked

Viewers also liked (12)

Similar to Vi he thong ngay04&05 - nh nam

Similar to Vi he thong ngay04&05 - nh nam (20)

Vi he thong ngay04&05 - nh nam