Войти
Синтетическая деталь микропроцессорной интегральной схемы через четыре слоя планаризованного медного межсоединения, вплоть до поликремния (розовый), лунок (сероватый) и подложка (зеленая) Микротехнология - это процесс изготовления миниатюрных структур размером микрометров и меньше. Исторически самые ранние процессы микротехнологии использовались для изготовления интегральных схем, также известных как «производство полупроводников » или «изготовление полупроводниковых устройств». За последние два десятилетия микроэлектромеханические системы (MEMS), микросистемы (европейское использование), микромашины (японская терминология) и их подобласти, микрофлюидика / lab-on- a-chip, оптические MEMS (также называемые MOEMS), RF MEMS, PowerMEMS, BioMEMS и их расширение в наномасштабе (например, NEMS, для нано-электромеханических систем) повторно использовали, адаптировали или расширяли методы микротехнологии. Плоские дисплеи и солнечные элементы также используют аналогичные методы.
Миниатюризация различных устройств представляет проблемы во многих областях науки и техники: физика, химия, материаловедение, информатика, сверхточное машиностроение, производственные процессы и проектирование оборудования. Это также дает повод для различных видов междисциплинарных исследований. Основные концепции и принципы микротехнологии: микролитография, легирование, тонкие пленки, травление, склеивание и полировка.
Упрощенная иллюстрация процесса изготовления КМОП-инвертора на подложке p-типа при микротехнологии полупроводников. Каждый этап травления подробно описан на следующем изображении. Примечание. Контакты затвора, истока и стока обычно не находятся в одной плоскости в реальных устройствах, и диаграммы не в масштабе. 
Детали этапа травления. Микрофабрикованные устройства включают:
Технологии микротехнологии берут начало в отрасли микроэлектроники, и устройства обычно изготавливаются на кремниевых пластинах, хотя стекло, пластмассы и многие другие подложки уже используются. Микрообработка, обработка полупроводников, производство микроэлектроники, производство полупроводников, изготовление MEMS и технология интегральных схем - это термины, используемые вместо микротехнологии, но микротехнология - это широкий общий термин.
Традиционные методы обработки, такие как электроэрозионная обработка, электроэрозионная обработка и лазерное сверление, были увеличены с диапазона размеров миллиметр до диапазона микрометров, но они не разделяют основную идею Микроэлектроника: создание сотен и миллионов идентичных структур. Этот параллелизм присутствует в различных технологиях отпечатка, литья и формования, которые успешно применялись в микрорежиме. Например, литье под давлением DVD включает изготовление пятен субмикронного размера на диске.
Микротехнология на самом деле представляет собой совокупность технологий, которые используются при создании микроустройств. Некоторые из них имеют очень старое происхождение, не связанное с производством, например, литография или травление. Полировка была заимствована из производства оптики, а многие вакуумные методы взяты из физических исследований 19 века. Гальваника также является методом 19-го века, адаптированным для создания структур с размером микрометра, как и различные методы тиснения и тиснения.
Чтобы изготовить микропроцессор, необходимо выполнить множество процессов, один за другим, много раз многократно. Эти процессы обычно включают нанесение пленки , формирование на пленке рисунка с желаемыми микрочастицами и удаление (или травление ) частей пленки. Метрология тонких пленок обычно используется на каждом из этих отдельных этапов процесса, чтобы гарантировать, что структура пленки имеет желаемые характеристики с точки зрения толщины (t), показателя преломления (n) и коэффициента экстинкции (k) для подходящее поведение устройства. Например, при изготовлении микросхемы памяти имеется около 30 этапов литографии, 10 этапов окисления, 20 этапов травления, 10 этапов легирования, и многие другие. Сложность процессов микротехнологии можно описать количеством их масок. Это количество различных слоев шаблона, которые составляют конечное устройство. Современные микропроцессоры состоят из 30 масок, в то время как нескольких масок достаточно для микрофлюидного устройства или лазерного диода. Микротехнология напоминает фотографию с многократной экспозицией, где множество шаблонов совмещены друг с другом для создания окончательной структуры.
Устройства микростроения, как правило, не являются отдельно стоящими устройствами, но обычно формируются поверх или в более толстой опоре подложке. Для электронных приложений можно использовать полупроводниковые подложки, такие как кремниевые пластины. Для оптических устройств или плоских дисплеев обычно используются прозрачные подложки, такие как стекло или кварц. Подложка позволяет легко обращаться с микроустройством на многих этапах изготовления. Часто многие отдельные устройства изготавливаются вместе на одной подложке, а затем разделяются на отдельные устройства к концу производства.
Микропроцессорные устройства обычно конструируются с использованием одной или нескольких тонких пленок (см. Нанесение тонких пленок ). Назначение этих тонких пленок зависит от типа устройства. Электронные устройства могут иметь тонкие пленки, которые представляют собой проводники (металлы), изоляторы (диэлектрики) или полупроводники. Оптические устройства могут иметь пленки, которые являются отражающими, прозрачными, световодными или рассеивающими. Пленки также могут иметь химическое или механическое назначение, а также для приложений MEMS. Примеры методов осаждения включают:
Часто желательно сформировать узор из пленки в виде отдельных элементов или сформировать отверстия (или переходные отверстия) в некоторых из слои. Эти характеристики находятся в микрометровом или нанометровом масштабе, а технология нанесения рисунка определяет микротехнологию. В технике формирования рисунка обычно используется «маска» для обозначения частей пленки, которые будут удалены. Примеры методов формирования рисунка включают:
Травление - это удаление некоторой части тонкой пленки или подложки. Подложка подвергается травлению (например, кислотой или плазмой), которое химически или физически разрушает пленку, пока она не будет удалена. Методы травления включают:
Микроформование - это процесс микроформования деталей или структур микросистемы или микроэлектромеханической системы (MEMS) »с по крайней мере, два измерения в субмиллиметровом диапазоне ". Он включает в себя такие методы, как микроэкструзия, микроштамповка и микроштамповка. Эти и другие процессы микроформования разрабатывались и исследуются по крайней мере с 1990 года, что привело к разработке промышленных и экспериментальных производственных инструментов. Однако, как Фу и Чан указали в обзоре новейших технологий за 2013 год, до более широкого внедрения технологии необходимо решить несколько проблем, включая деформационную нагрузку и дефекты, систему формования стабильность, механические свойства и другие эффекты, связанные с размером, на структуру и границы кристаллита (зерна):
При микроформовке отношение общей площади поверхности границ зерен к объем материала уменьшается с уменьшением размера образца и увеличением размера зерна. Это приводит к снижению эффекта упрочнения границ зерен. Поверхностные зерна имеют меньшие ограничения по сравнению с внутренними зернами. Изменение напряжения течения в зависимости от геометрического размера детали частично объясняется изменением объемной доли поверхностных зерен. Кроме того, анизотропные свойства каждого зерна становятся значительными с уменьшением размера заготовки, что приводит к неоднородной деформации, неправильной форме формы и изменению деформирующей нагрузки. Крайне важно систематизировать знания о микроформовании для поддержки проектирования деталей, процессов и инструментов с учетом размерных эффектов.
широкий спектр других процессов очистки, выравнивания, или изменение химических свойств микропроцессорных устройств. Некоторые примеры включают:
Микропроцессорное производство осуществляется в чистых помещениях, где воздух очищен от загрязняющих частиц и температура, влажность, вибрации и электрические помехи находятся под строгим контролем. Дым, пыль, бактерии и клетки имеют размер микрометров, и их присутствие нарушит функциональность микропроцессорного устройства.
Чистые помещения обеспечивают пассивную чистоту, но пластины также активно очищаются перед каждым критическим этапом. RCA-1 clean в растворе пероксида аммиака удаляет органические загрязнения и частицы; Очистка RCA-2 в смеси хлороводорода и пероксида удаляет металлические примеси. Смесь серной кислоты - пероксида (также известной как пиранья) удаляет органические вещества. Фтористый водород удаляет естественный оксид с поверхности кремния. Это все этапы влажной уборки в растворах. Методы сухой очистки включают плазменную обработку кислородом и аргоном для удаления нежелательных поверхностных слоев или водород отжиг при повышенной температуре для удаления естественного оксида перед эпитаксией. Очистка перед затвором является наиболее важным этапом очистки при изготовлении КМОП: она гарантирует, что прибл. Оксид МОП-транзистора толщиной 2 нм может быть выращен упорядоченным образом. Окисление, и все этапы высокой температуры очень чувствительны к загрязнению, и этапы очистки должны предшествовать этапам высокой температуры.
Подготовка поверхности - это просто другая точка зрения, все этапы такие же, как описано выше: речь идет о том, чтобы оставить поверхность пластины в контролируемом и хорошо известном состоянии перед началом обработки. Вафли загрязнены предыдущими этапами процесса (например, металлы, бомбардируемые со стенок камеры энергичными ионами во время ионной имплантации ), или они могли собрать полимеры из коробок для вафель, и это может отличаться в зависимости от по времени ожидания.
Очистка пластин и подготовка поверхности работают аналогично станкам в боулинге : сначала они удаляют все ненужные кусочки и детали, а затем восстанавливают желаемый узор, чтобы игра продолжалась.
 | В Викиучебнике есть книга по теме: Microtechnology |
