Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана К.Г. Потловский, Е.А. Скороходов, С.А. Козубняк НАНОТЕХНОЛОГИИ И МИКРОМЕХАНИКА ЧАСТЬ 6 БАЗОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ МИКРОСИСТЕМНОЙ ТЕХНИКИ Допущено Учебно-методическим объединением вузов по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Метрология и метрологическое обеспечение» направления подготовки «Метрология, стандартизация и сертификация» Москва Издательство МГТУ им. <...> При создании МЭМС используется конструкторский, инженерный и производственный опыт из многих областей техники, в том числе включающих технологию изготовления ИС, машиностроение, материаловедение, электротехнику, химию и химическое машиностроение, гидротехнику, оптику, контрольно-измерительную аппаратуру и монтаж в корпусе. <...> Микрообработка — это способ формирования микроскопических механических элементов на поверхности кремниевой подложки или в ее объеме. <...> Таким способом изготовляются балки, мембраны, консоли, бороздки, отверстия, пружины, шестеренки, подвесы и т. д., которые могут использоваться для конкретных преобразователей в разных комбинациях. <...> Петерсен опубликовал статью, в которой предложил использовать кремний в качестве конструкционного материала для изготовления различных подвижных механических элементов (зубчатые колеса, рейки, мембраны, мосты, консоли, пружины и т. п.) трехмерных механических структур. <...> Разработанная ранее технология объемного жидкостного травления кремния, а также основные технологические процессы производства ИС позволили в итоге объединить электронную и механическую структуры на одной полупроводниковой подложке. <...> В настоящее время кремний в качестве конструкционного материала по-прежнему занимает первое место и входит в состав более чем 60 % МЭМС. <...> Втретьих, кремний имеет достаточно высокие механическую <...>
Нанотехнологии_и_микромеханика._Часть_6._«Базовые_технологические_процессы_микросистемной_техники»._Гриф_УМО._.pdf
УДК 539.23+778.1(075.8)
ББК 32.844.1
П64
Рецензенты: М.В. Попов, В.В. Слепцов
Потловский К. Г.
П64
Нанотехнологии и микромеханика : учеб. пособие : Ч. 6 :
Базовые технологические процессы микросистемной техники
/ К.Г. Потловский, Е.А. Скороходов, С.А. Козубняк. — М.:
Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2013. — 64, [4] с. : ил.
ISBN 978-5-7038-3729-0
Рассмотрены основные технологические процессы производства
элементов микросистемной техники с точки зрения
физических явлений. Обобщены результаты, полученные
при выращивании монокристаллов, а также в процессах диффузии,
имплантации, литографии и др.
Для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, изучающих
курс «Микросистемная техника».
УДК 539.23+778.1(075.8)
ББК 32.844.1
ISBN 978-5-7038-3729-0
2
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ......................................................................................... 3
1. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ
МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ .............................. 4
1.1. Получение монокристаллических слитков кремния
методом Чохральского .................................................................. 5
1.2. Получение монокристаллического кремния методом
бестигельной зонной плавки ........................................................ 6
2. ТЕХНОЛОГИИ МИКРОМЕХАНИКИ ..................................... 7
2.1. Формирование оксидных слоев методом
термического окисления ............................................................... 8
2.2. Формирование оксидных слоев методом
химического осаждения из газовой фазы .................................. 11
3. ФИЗИЧЕСКОЕ ОСАЖДЕНИЕ ................................................ 14
3.1. Конденсация из паровой (газовой) фазы ............................ 14
3.2. Ионно-плазменные методы ................................................. 19
3.3. Электрохимическое осаждение ........................................... 20
4. МОДИФИКАЦИЯ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТИ
И ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ .......................................... 22
4.1. Формирование структур методом диффузии ..................... 22
4.2. Формирование структур методом ионной
имплантации и ионного легирования ........................................ 23
4.3. Формирование структур молекулярно-лучевой
эпитаксии ...................................................................................... 25
64
Стр.64
4.4. Формирование структур методом газофазной
эпитаксии ...................................................................................... 27
5. ФОТОЛИТОГРАФИЯ ................................................................ 28
5.1. Электронно-лучевая литография ........................................ 36
5.2. Ионно-лучевая литография .................................................. 38
6. ОБЪЕМНОЕ ТРАВЛЕНИЕ ....................................................... 39
6.1. Изотропное жидкостное травление .................................... 40
6.2. Электрохимическое травление кремния ............................ 45
6.3. Анизотропное жидкостное травление ................................ 47
6.4. Сухое травление ................................................................... 53
7. ТЕХНОЛОГИИ ПОВЕРХНОСТНОЙ МЕХАНИКИ ............ 54
7.1. LIGA-технология .................................................................. 56
7.2. Соединение пластин ............................................................. 59
7.3. Микростереолитография ...................................................... 61
ЛИТЕРАТУРА .................................................................................. 63
65
Стр.65