Мікротехнологія

Мікротехнологія- процес виготовлення структур, характерний масштаб яких - мікрон або менше. Історично процеси мікротехнології використовувалися для виробництва інтегральних схем (див. Технологічний процес в електронній промисловості). Останні два десятиліття сфера застосування цієї групи методів розширилася рахунок мікроелектромеханічних систем (МЕМС), аналітичних мікросистем, виробництва жорстких дисків, ЖК дисплеїв, сонячних панелей.

Мініатюризація різних пристроїв вимагає залучення різних галузей науки та техніки: фізики, хімії, матеріалознавства, інформатики, вакуумної техніки, гальваніки [1] . Основні процеси мікротехнології:

Зміст

Мікротехнологія застосовується для виробництва:

Мікротехнологія включає різні процеси, вироблені в певній послідовності. Деякі технологічні прийоми мають дуже давню історію, наприклад, літографія або травлення. Полірування було запозичено з виробництва оптичних стекол. Електрохімічне осадження та вакуумна техніка беруть свій початок у роботах ХІХ століття.

Виготовлення мікропристрою є, як правило, чергування операцій нанесення тонких шарів і травлення. Таким чином, пристрій є «стопкою» двомірних структур з різних матеріалів. Також використовуються різні операції модифікації поверхні: відпал, легування, окислення, відновлення та інші. Основний принцип - одночасне виготовлення одразу великої кількості пристроїв, як правило, розміщених на одній підкладці і поділяються тільки на фінальній стадії виробництва.

Мікроелектронні пристрої та схеми формуються зазвичай на відносно товстій підкладці. В електроніці застосовують підкладки з кремнію таарсеніду галію. Для МЕМС, оптичних пристроїв, дисплеїв часто застосовуються кварц та скло. Підкладка дозволять спростити поводження з мікроелектронним пристроєм протягом циклу виробництва. Як правило на одній підкладці розміщуються сотні і тисячі пристроїв, що одночасно виготовляються, які поділяються в кінці виробництва.

Пристрої, що виробляються мікроелектронної технології зазвичай складаються з одного або декількох тонких функціональних шарів. Типи цих шарів залежать від призначення пристрою. Мікроелектронні пристрої мають у своєму складі шари провідні, ізолюючі або напівпровідникові. Оптичні пристрої можуть містити відбивні, прозорі, світлопровідні або розсіювальні шари. Вони можуть також грати хімічну або механічну роль, наприклад, для МЕМС додатків або «лабораторій на чіпі». Шари виходять методами осадження тонких плівок, що включають:

Фотолітографія

Як правило, потрібно сформувати на підкладці різні структури або наскрізні отвори шару. Ці структури мають мікронні або нанометрові розміри та способи їх формування визначають можливості технології. Для формування за допомогою фотолітографії створюють маску, що захищає від дії травника ті ділянки, які мають бути залишені. [3]

Травлення це процес видалення частини шару або підкладки. Підкладка піддається впливу агента, що травить (кислота, хімічно активна плазма, іонний пучок), який фізично або хімічно руйнує поверхню, видаляючи матеріал.

Інші процеси

легування за допомогою дифузії чи іонної імплантації
планаризація
очищення підкладок
розпаювання висновків

Виробництво мікротехнології проводиться в чистих приміщеннях, в яких повітря очищується.від зважених частинок пилу, і проводиться строгий контроль температури та вологості. Також вживаються заходи для зниження вібрацій та електромагнітних перешкод. Дим, пил, мікроорганізми і клітини живих організмів мають мікронні розміри та їх попадання на підкладку зробить прилад, що виготовляється, непрацездатним.

Чисті приміщення забезпечують пасивну чистоту, але незважаючи на це, забруднення поверхні підкладок може відбуватися різними шляхами: частинки пластику з міжопераційної тари, сліди матеріалів від попередніх етапів обробки. Тому здійснюють також і активне очищення підкладок різними методами. Органічні забруднення та частинки пилу видаляють у перекисно-аміачному або перекисно-кислотному розчинах (наприклад, розчин «пірання» H2SO4+H2O2), процес RCA-2 у перекисно-кислотному розчині видаляє металеві забруднення. Травленням у розчині плавикової кислоти видаляють базовий оксид із поверхні кремнію. Також широко використовуються «сухі» методи очищення, що включають обробку в плазмі аргону або кисню для видалення небажаних шарів з поверхні, водневий відпал при високих температурах для видалення базового оксиду перед епітаксією. Окислення, як і всі високотемпературні процеси дуже чутливі до забруднення, і етапи очищення обов'язково повинні їм передувати.

У деяких бракованих чіпах, де не вдалося усунути всі неполадки, доводиться навмисно відключати одне або два ядра, або знижувати проектну тактову частоту з напругою живлення, або використовувати частину процесора тільки додаткової оперативної пам'яті. У цьому випадку неповноцінним процесорам присвоюються додаткові позначення, що розширюють асортимент процесорів, що одночасно випускаються якоюсь фірмою, які продаються вжеза нижчою ціною [4] .