Technologia elementów optycznych

Podobne dokumenty
Elementy technologii mikroelementów i mikrosystemów. Typowe wymagania klasy czystości: 1000/100 (technologie 3 µm)

Elementy technologii mikroelementów i mikrosystemów. USF_3 Technologia_A M.Kujawińska, T.Kozacki, M.Jóżwik 3-1

Struktura CMOS PMOS NMOS. metal I. metal II. warstwy izolacyjne (CVD) kontakt PWELL NWELL. tlenek polowy (utlenianie podłoża) podłoże P

Technologia planarna

Struktura CMOS Click to edit Master title style

Czyszczenie powierzchni podłoży jest jednym z

OBRÓBKA PLAZMOWA W MIKROELEKTRONICE I MIKROMECHANICE

Procesy technologiczne w elektronice

Struktura CMOS PMOS NMOS. metal I. metal II. przelotka (VIA) warstwy izolacyjne (CVD) kontakt PWELL NWELL. tlenek polowy (utlenianie podłoża)

TECHNOLOGIA STRUKTUR MOEMS

MIKROSYSTEMY. Ćwiczenie nr 2a Utlenianie

Metody wytwarzania elementów półprzewodnikowych

zasięg koherencji dla warstw nadprzewodzących długość fali de Broglie a w przypadku warstw dielektrycznych.

PVD-COATING PRÓŻNIOWE NAPYLANIE ALUMINIUM NA DETALE Z TWORZYWA SZTUCZNEGO (METALIZACJA PRÓŻNIOWA)

Materiały fotoniczne

Plan. Wstęp EBL Litografia Nano-imprinitg Holografia Trawienie Pomiary Zastosowanie Podsumowanie. Szymon Lis Photonics Group. C-2 p.305. Plan.

Marek Lipiński WPŁYW WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNYCH WARSTW I OBSZARÓW PRZYPOWIERZCHNIOWYCH NA PARAMETRY UŻYTKOWE KRZEMOWEGO OGNIWA SŁONECZNEGO

Co to jest cienka warstwa?

I Konferencja. InTechFun

Procesy technologiczne w elektronice

Piezorezystancyjny czujnik ciśnienia: modelowanie membrany krzemowej podstawowego elementu piezorezystancyjnego czujnika ciśnienia

Fotolitografia. xlab.me..me.berkeley.

Politechnika Koszalińska

Aparatura do osadzania warstw metodami:

PL B1. INSTYTUT TECHNOLOGII ELEKTRONOWEJ, Warszawa, PL BUP 26/06

Polisilany. R 1, R 2... CH 3, C 2 H 5, C 6 H 5, C 6 H 11 i inne

Technologia cienkowarstwowa

Wytwarzanie niskowymiarowych struktur półprzewodnikowych

Badania wybranych nanostruktur SnO 2 w aspekcie zastosowań sensorowych

Cienkie warstwy. Podstawy fizyczne Wytwarzanie Właściwości Zastosowania. Co to jest cienka warstwa?

Technologia w elektronice

Co to jest kropka kwantowa? Kropki kwantowe - część I otrzymywanie. Co to jest ekscyton? Co to jest ekscyton? e πε. E = n. Sebastian Maćkowski

Modelowanie mikrosystemów - laboratorium. Ćwiczenie 1. Modelowanie ugięcia membrany krzemowej modelowanie pracy mikromechanicznego czujnika ciśnienia

RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Technologie mikro- nano-

Układy cienkowarstwowe cz. II

Właściwości kryształów

Wpływ defektów punktowych i liniowych na własności węglika krzemu SiC

Ekspansja plazmy i wpływ atmosfery reaktywnej na osadzanie cienkich warstw hydroksyapatytu. Marcin Jedyński

SŁAWOMIR WIAK (redakcja)

WYKŁAD 7 Dr hab. inż. Karol Malecha, prof. Uczelni

SYLABUS. Chemiczna obróbka metali i półprzewodników

Czujniki mikromechaniczne

Studnia kwantowa. Optyka nanostruktur. Studnia kwantowa. Gęstość stanów. Sebastian Maćkowski

Modelowanie mikrosystemów - laboratorium. Ćwiczenie 1. Modelowanie ugięcia membrany krzemowej modelowanie pracy mikromechanicznego czujnika ciśnienia

MODYFIKACJA SPECYFIKACJI ISTOTNYCH WARUNKÓW ZAMÓWIENIA

Technologia sprzętu optoelektronicznego. dr inż. Michał Józwik pokój 507a

Układy cienkowarstwowe LITOGRAFIA

LTCC. Low Temperature Cofired Ceramics

Politechnika Gdańska, Inżynieria Biomedyczna. Przedmiot: BIOMATERIAŁY. Metody pasywacji powierzchni biomateriałów. Dr inż. Agnieszka Ossowska

Właściwości optyczne. Oddziaływanie światła z materiałem. Widmo światła widzialnego MATERIAŁ

Wykład XIV: Właściwości optyczne. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Technologii Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

Technologia elementów optycznych

III. METODY OTRZYMYWANIA MATERIAŁÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH Janusz Adamowski

Fizyka Cienkich Warstw

WSTĘP... 1 Sławomir Wiak. 1. PODSTAWY MECHATRONIKI... 7 Sławomir Wiak, Krzysztof Smółka

Wielomodowe, grubordzeniowe

Osadzanie z fazy gazowej

WYKŁAD 2 Dr hab. inż. Karol Malecha, prof. Uczelni

Diody elektroluminescencyjne na bazie GaN z powierzchniowymi kryształami fotonicznymi

Politechnika Wrocławska Wydział Podstawowych Problemów Techniki

Rozdział 3. Rezystancyjne czujniki gazów na podłożu mikromechanicznym

Optymalizacja procesu reaktywnego trawienia jonowego heterostruktur AlGaN/GaN do zastosowań w przyrządach elektronicznych

Powłoki cienkowarstwowe

TECHNOLOGIA WYKONANIA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWOD- NIKOWYCH WYK. 16 SMK Na pdstw.: W. Marciniak, WNT 1987: Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone,

2.2.P.05: Inżynieria powierzchni materiałów funkcjonalnych

metody nanoszenia katalizatorów na struktury Metalowe

Fizyka Cienkich Warstw

Mikrosystemy Wprowadzenie. Prezentacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego w projekcie pt.

Inżynieria Wytwarzania

Poprawa charakterystyk promieniowania diod laserowych dużej mocy poprzez zastosowanie struktur periodycznych w płaszczyźnie złącza

Mikrosystemy Lab-on-a-Chip

PL B1. MEDGAL SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Białystok, PL POLITECHNIKA ŁÓDZKA, Łódź, PL

Technologia elementów optycznych

METODY BADAŃ BIOMATERIAŁÓW

Spektroskopia charakterystycznych strat energii elektronów EELS (Electron Energy-Loss Spectroscopy)

Co to jest cienka warstwa?

SŁAWOMIR WIAK (redakcja)

dr Rafał Szukiewicz WROCŁAWSKIE CENTRUM BADAŃ EIT+ WYDZIAŁ FIZYKI I ASTRONOMI UWr

Technologia światłowodów planarnych i warstw optycznych

Technika sensorowa. Czujniki piezorezystancyjne. dr inż. Wojciech Maziarz Katedra Elektroniki C-1, p.301, tel

Technologia ogniw paliwowych w IEn

IV. Transmisja. /~bezet

Szkło kuloodporne: składa się z wielu warstw różnych materiałów, połączonych ze sobą w wysokiej temperaturze. Wzmacnianie szkła

Modelowanie mikrosystemów - laboratorium. Ćwiczenie 2. Modelowanie pracy mikromechanicznego pojemnościowego czujnika ciśnienia z membraną typu bossed

Każda z tych technologii ma swoją specyfikę

Rozszczepienie poziomów atomowych

Podstawy fizyczne technologii laserowych i plazmowych Phisycal Fundamentals of laser and plasma technology

Określanie schematów pasmowych struktur MOS na podłożu SiC(4H)

Spektrometr ICP-AES 2000

I Konferencja. InTechFun

Właściwości materii. Bogdan Walkowiak. Zakład Biofizyki Instytut Inżynierii Materiałowej Politechnika Łódzka. 18 listopada 2014 Biophysics 1

Kształtowanie przestrzenne struktur AlGaInN jako klucz do nowych generacji przyrządów optoelektronicznych

LABORATORIUM SPEKTRALNEJ ANALIZY CHEMICZNEJ (L-6)

Ogniwa fotowoltaiczne - najnowsze rozwiązania Trendy rozwojowe współczesnych ogniw fotowoltaicznych

WYKŁAD 6 Dr hab. inż. Karol Malecha, prof. Uczelni

1. Wytwarzanie czystych oraz jednorodnie domieszkowanych materiałów pp.

Fizykochemiczne metody w kryminalistyce. Wykład 7

Niezwykłe światło. ultrakrótkie impulsy laserowe. Piotr Fita

Transkrypt:

Technologia elementów optycznych dr inż. Michał Józwik pokój 507a jozwik@mchtr.pw.edu.pl Część 7 Technologia mikrosystemów MEMS/MOEMS

Pojęcia podstawowe

Wymiary MEMS/MOEMS

Elementy technologii mikroelementów i mikrosystemów Typowe wymagania klasy czystości: 1000/100 (technologie 3 µm) np. pamięci: 64k 1000/100 >1M 100/10

Technologie wytwarzania MEMS Fotolitografia Fotolitografia UV Litografia wiązką elektronową (Electron beam lithography) Litografia rentgenowska (X-ray lithography) Osadzanie warstw CVD (chemical vapour deposition) LPCVD (low pressure CVD), PECVD (plasma enhanced CVD) PVD (physical vapor deposition) Napylanie, naparowywanie Electroplating Trawienie Trawienie suche Trawienie wspomagane plazmą : RIE (reactive ion etching), DRIE (deep RIE) Trawienie mokre, trawienie mokre chemiczne Inne Milling, EDM (electro discharge machining), laser machining Techniki bondingu: fusion bonding, anodic bonding, flip-chip bonding Opakowanie (packaging)

Proces wytwarzania MEMS Modelowanie 3D Koncepcja: Specyfikacja Procesów Analizy modelu Projektowanie CAD, symulacje i layout Wytwarzanie masek Kolejne cykle procesu Osadzanie warstw Fotolitografia Usuwanie warstw Testy Wstępne testy, podział i ochrona uwalnianych elementów Podział Cięcie Montaż Opakowanie Izolacja i odsłonięcie elementów Testy Testowanie wszystkich funkcji

Podstawowe technologie MEMS Bulk micromachining : usuwanie materiału masywnej części substratu RIE/deep RIE Trawienie izo i anizotropowe Osadzanie cienkich warstw: utlenianie, PECVD, LPCVD, epitaksja, napylanie Dyfuzja/etch stop Bardziej dopasowane do mikroczujników! Surface micromachining : usuwanie materiału warstw wytworzonych na substracie Osadzanie warstwy poświęcanej (PSG, SiO 2 ) Osadzanie i trawienie polikrzemu Trawienie warstwy poświęcanej Bardziej dopasowane do mikroaktuatorów! Proporcje Współczynnik proporcji trawienia i osadzania izotropowe Warstwa struktury anizotropowe Uwolniona warstwa

Materiały technologii MEMS Wafle Si, Ge, GaAs, InP, szkło, metale, ceramiki, polimery Si materiał dominujący ponieważ : opanowana technologia wyśmienite właściwości mechaniczne możliwość integracji z elektroniką Materiały używane do wytwarzania cienkich warstw Si, poli-si, a-si, SiN, domieszkowany SiO2 (PSG, BPSG), SiO2, SiC polimery (PR, epoxy, polyimide, etc.) materiały piezoelektryczne (PZT, ZnO, AlN, itp.)

Procesy technologiczne odwzorowania kształtów Metody odwzorowywania kształtów Wzór przenoszony na płytkę za pośrednictwem emulsji Wzór przenoszony na płytkę bez pośrednictwa emulsji Metoda substraktywna (litografia + trawienie) Metoda addytywna (litografia + odrywanie) Bezpośrednie trawienie skanującą wiązką jonową

Techniki litograficzne Fotolitografia Elektronolitografia maska skanująca wiązka elektronów + tańsza od innych - ograniczenia dyfrakcyjne (0.5µm) - wymaga maski + nie wymaga maski - długie czasy naświetlania - rozproszenie elektronów

Technolgia surface micromachining Proces z 1 maską Proces z dwoma maskami + Prostota procesu - Zależność czasowa + Bez zależności czasowej - Potrzeba maski ustawczej

Procesy technologiczne, w wyniku których powstają nowe warstwy Kryteria klasyfikacji procesów technologicznych: - temperatura procesu (procesy nisko-, średnioi wysokotemperaturowe) - ciśnienie - typ reakcji chemicznej (rozkład związków złożonych, utlenianie, azotkowanie, reakcje złożone, ) - fakt konsumowania lub nie atomów podłoża

Procesy technologiczne, w wyniku których powstają nowe warstwy Parametry warstw: - skład chemiczny - struktura krystalograficzna - orientacja krystalograficzna - adhezja warstwy do podłoża - grubość warstwy - współczynnik załamania warstwy - stała dielektryczna - rezystywność (lub jej rozkład) - współczynnik rozszerzalności termicznej - naprężenia mechaniczne - jednorodność (lub jej rozkład) - profil (sposób pokrycia uskoków)

Trawienie Procesy trawienia można podzielić na: - mokre - realizowane w wodnych roztworach kwasów i ługów - suche - realizowane w plazmie aktywnych chemicznie i szlachetnych gazów lub przy zastosowaniu wiązki jonowej

Trawienie suche Technika suchego trawienia została opracowana dla potrzeb mikroelektroniki i umożliwia uzyskiwanie wzorów o większej rozdzielczości niż w przypadku trawienia mokrego (obecnie standardowo wytwarza się tą techniką wzory o szerokości linii nawet mniejszej niż 100nm). Suche trawienie wykonuje się technikami jonowymi i plazmowymi, które wykorzystują zjawiska zachodzące w plazmie lub oddziaływanie wiązki jonów z materiałem trawionym. Główne mechanizmy suchego trawienia to reakcje chemiczne i fizyczne: Mechanizm chemiczny polega na reakcji wolnych rodników z materiałem trawionym, wytworzeniu lotnych produktów tej reakcji i odpompowaniu ich z reaktora Mechanizm fizyczny polega na wybijaniu atomów lub cząsteczek trawionego materiału przez wysokoenergetyczne jony

Trawienie suche Urządzeniem realizującym trawienie plazmowe jest reaktor planarny, który może pracować w modzie trawienia plazmowego PE (ang. Plasma Etching) albo w modzie reaktywnego trawienia jonowego RIE (ang. Reactive Ion Etching) PE - udział jonów w procesie trawienia jest nieznaczny, dominuje chemiczne oddziaływanie rodników z materiałem trawionym - duże szybkości - wysoka selektywność RIE - duże energie jonów > od 50eV - mechanizm fizyczny ma duży wpływ na proces trawienia, który jest bardziej anizotropowy i mniej selektywny - kompromis pomiędzy szybkością a anizotropią

Trawienie mokre Trawienie mokre w wodnych roztworach kwasów cechuje się dużą izotropią. Wyjątkiem jest proces trawienia monokrystalicznych materiałów np. krzemu w wodnych roztworach ługów. Poszczególne płaszczyzny krystalograficzne mają różne szybkości trawienia (np.: V<100>:V<111>=100:1) i dlatego można uzyskać dużą anizotropię. Trawienie izotropowe Trawienie anizotropowe

Trawienie anizotropowe <100> <111> 54.7 Silicon Substrate

Procesy trawienia C. Gorecki-Highlights in Microtechnology

Przykład procesu technologicznego czujnika ciśnienia

Optical MEMS Projection displays Optical-fiber switches Sub-wavelength structures OPTICAL MEMS Diffractive optics Adaptive optics, photonic crystals are well suited for implantation in MEMS This will lower the cost and also add functionality Promising application areas include: environmental monitoring security surveillance biomedicine optical interconnects optical wireless communications Na podstawie materiałów

SMD - Surface Mount Device

Produkt komercyjny

MOEMS

Texas Instruments - DMD

2x2 Optical Switch Cross State Bar State

2x2 Optical Switch

NxN Optical Link

3D Optical Switch

Programowalne struktury dyfrakcyjne

Programowalne struktury dyfrakcyjne