A mikrotechnológia olyan szerkezetek gyártásának folyamata, amelyek jellemző mérete legfeljebb egy mikron . Történelmileg a mikrogyártási eljárásokat integrált áramkörök gyártására használták ( lásd: Elektronikai gyártási folyamat ). Az elmúlt két évtizedben ennek a módszercsoportnak a köre kibővült a mikroelektromechanikai rendszerek (MEMS), az analitikai mikrorendszerek , a merevlemezek , LCD-kijelzők , napelemek gyártása miatt .
A különféle eszközök miniatürizálása a tudomány és a technológia különböző területeinek bevonását igényli: fizika , kémia , anyagtudomány , számítástechnika , vákuumtechnika , galvanizálás [1] . A mikrotechnológia főbb folyamatai:
A mikrotechnológiát a következők előállítására használják:
A mikrotechnológia különböző folyamatokat foglal magában, amelyeket egy bizonyos sorrendben hajtanak végre. Egyes technológiai módszerek nagyon hosszú múltra tekintenek vissza, mint például a litográfia vagy a rézkarc . A polírozást az optikai üvegek gyártásából vették kölcsön . Az elektrokémiai leválasztás és a vákuumtechnológia a 19. századi munkásságból ered.
A mikroeszköz gyártása általában a vékony rétegek felvitele és a maratási műveletek váltakozása. Így a készülék kétdimenziós szerkezetek „halmaza” különböző anyagokból. Különféle felületmódosítási műveleteket is alkalmaznak: izzítás, ötvözés , oxidáció , redukció és mások. Az alapelv az, hogy egyidejűleg nagyszámú eszközt állítanak elő egyszerre, általában ugyanarra a hordozóra helyezve, és csak a gyártás utolsó szakaszában leválasztva.
A mikroelektronikai eszközöket és áramköröket általában viszonylag vastag hordozón alakítják ki . Az elektronikában szilícium - és gallium - arzenid szubsztrátokat használnak . A kvarcot és az üveget gyakran használják MEMS-ekhez, optikai eszközökhöz és kijelzőkhöz. A hordozó leegyszerűsíti a mikroelektronikai eszköz kezelését a gyártási ciklus során. Általában több száz és több ezer egyidejűleg gyártott eszköz kerül egy hordozóra, amelyeket a gyártás végén szétválasztanak.
A mikroelektronikai technológiával előállított eszközök általában egy vagy több vékony funkcionális rétegből állnak. Ezeknek a rétegeknek a típusa az eszköz céljától függ. A mikroelektronikai eszközök vezető, szigetelő vagy félvezető rétegekből állnak. Az optikai eszközök fényvisszaverő, átlátszó, fényáteresztő vagy szóró rétegeket tartalmazhatnak. Kémiai vagy mechanikai szerepet is játszhatnak, például MEMS-alkalmazásokban vagy chipeken lévő laborokban. A rétegeket vékonyréteg- leválasztási módszerekkel állítják elő , beleértve:
Általában különféle szerkezeteket vagy átmenő lyukakat kell kialakítani a rétegben az aljzaton. Ezek a szerkezetek mikron vagy nanométeresek, kialakításuk módjai meghatározzák a technológia lehetőségeit. Kialakításukhoz fotolitográfia segítségével hozzon létre egy maszkot, amely megvédi a marató hatásától azokat a területeket, amelyeket meg kell hagyni [3] .
A maratás egy réteg vagy hordozó egy részének eltávolításának folyamata. Az aljzatot maratószerrel ( sav , reaktív plazma , ionsugár) érik, amely fizikailag vagy kémiailag roncsolja a felületet és eltávolítja az anyagot.
A mikrotechnológiai gyártás tiszta helyiségekben történik , ahol a levegőt megtisztítják a lebegő porrészecskéktől, és szigorúan ellenőrzik a hőmérsékletet és a páratartalmat. Intézkedéseket tesznek a vibráció és az elektromágneses interferencia csökkentésére is. A füst, por, mikroorganizmusok és élő szervezetek sejtjei mikron méretűek, és a szubsztrátummal való érintkezésük miatt a gyártott készülék működésképtelenné válik.
A tisztaterek passzív tisztaságot biztosítanak, de ennek ellenére az aljzatok felületének szennyeződése többféleképpen történhet: műanyag részecskék a bolti konténerből, anyagnyomok a korábbi feldolgozási lépésekből. Ezért az aljzatokat különféle módszerekkel is aktívan tisztítják. A szerves szennyeződéseket és a porrészecskéket peroxid-ammónia vagy peroxid-savas oldatokban távolítják el (például "piranha" H 2 SO 4 +H 2 O 2 oldat), az RCA-2 eljárás peroxid-savas oldatban távolítja el a fémszennyeződéseket . A hidrogén-fluoridos oldatban végzett maratással eltávolítjuk a szilícium felületéről a bázis-oxidot. A "száraz" tisztítási módszereket is széles körben alkalmazzák, beleértve az argon- vagy oxigénplazmában történő kezelést a nem kívánt rétegek eltávolítására a felületről, valamint a hidrogénnel történő hőkezelést magas hőmérsékleten az alap -oxid eltávolítására az epitaxia előtt. Az oxidáció , mint általában minden magas hőmérsékletű folyamat, nagyon érzékeny a szennyeződésekre, és ezeket a tisztítási lépéseknek szükségszerűen meg kell előznie.
Egyes hibás chipeknél , ahol nem lehetett minden problémát kijavítani, szándékosan le kell tiltani a mikroáramkör egyes részeit, például egy vagy két magot , vagy csökkenteni kell a tervezett órajel frekvenciáját . Ebben az esetben az ilyen processzorok további jelöléseket kaphatnak, bővítve a termékpalettát alacsonyabb áron értékesített modellekkel [4] .