Microtehnologia este procesul de fabricare a structurilor a căror scară caracteristică este un micron sau mai puțin. Din punct de vedere istoric, procesele de microfabricare au fost folosite pentru a fabrica circuite integrate ( vezi Procesul de fabricație a electronicelor ). În ultimele două decenii, domeniul de aplicare al acestui grup de metode s-a extins datorită sistemelor microelectromecanice (MEMS), microsistemelor analitice , producției de hard disk , display- uri LCD , panouri solare .
Miniaturizarea diverselor dispozitive necesită implicarea diverselor domenii ale științei și tehnologiei: fizică , chimie , știința materialelor , informatică , tehnologia vacuumului , galvanizarea [1] . Principalele procese ale microtehnologiei:
Microtehnologia este utilizată pentru a produce:
Microtehnologia include diferite procese efectuate într-o anumită secvență. Unele metode tehnologice au o istorie foarte lungă, cum ar fi litografia sau gravura . Lustruirea a fost împrumutată din producția de ochelari optici . Depunerea electrochimică și tehnologia vidului își au originea în opera secolului al XIX-lea.
Fabricarea unui microdispozitiv este, de regulă, o alternanță a operațiunilor de aplicare a straturilor subțiri și gravare. Astfel, dispozitivul este o „stivă” de structuri bidimensionale din diferite materiale. De asemenea, sunt utilizate diverse operații de modificare a suprafeței: recoacere, aliere , oxidare , reducere și altele. Principiul fundamental este producerea simultană a unui număr mare de dispozitive simultan, de obicei plasate pe același substrat și separate doar în etapa finală a producției.
Dispozitivele și circuitele microelectronice sunt de obicei formate pe un substrat relativ gros . In electronica se folosesc substraturi de siliciu si arseniura de galiu . Cuarțul și sticla sunt adesea folosite pentru MEMS, dispozitive optice și afișaje. Substratul va simplifica manipularea dispozitivului microelectronic în timpul ciclului de producție. De regulă, sute și mii de dispozitive fabricate simultan sunt plasate pe un singur substrat, care sunt separate la sfârșitul producției.
Dispozitivele produse prin tehnologia microelectronică constau de obicei dintr-unul sau mai multe straturi funcționale subțiri. Tipurile acestor straturi depind de scopul dispozitivului. Dispozitivele microelectronice sunt compuse din straturi conductoare, izolante sau semiconductoare. Dispozitivele optice pot conține straturi reflectorizante, transparente, care transmit sau împrăștie lumina. Ele pot juca, de asemenea, un rol chimic sau mecanic, cum ar fi aplicațiile MEMS sau laboratoarele pe un cip. Straturile sunt obținute prin metode de depunere a filmului subțire , inclusiv:
De regulă, este necesar să se formeze diferite structuri sau prin găuri în stratul de pe substrat. Aceste structuri au dimensiuni micron sau nanometrice, iar metodele de formare a acestora determină capacitățile tehnologiei. Pentru formarea lor cu ajutorul fotolitografiei creați o mască care să protejeze de acțiunea gravantului acele zone care ar trebui lăsate [3] .
Gravarea este procesul de îndepărtare a unei părți a unui strat sau a unui substrat. Substratul este expus la un agent de gravare ( acid , plasmă reactivă , fascicul de ioni) care distruge fizic sau chimic suprafața, îndepărtând materialul.
Producția de microtehnologie se realizează în camere curate , unde aerul este purificat din particulele de praf în suspensie, iar temperatura și umiditatea sunt strict controlate. De asemenea, sunt luate măsuri pentru a reduce vibrațiile și interferențele electromagnetice. Fumul, praful, microorganismele și celulele organismelor vii au dimensiuni de microni și contactul lor cu substratul va face dispozitivul fabricat inoperabil.
Camerele curate asigură curățenie pasivă, dar, în ciuda acestui fapt, contaminarea suprafeței substraturilor poate apărea în diferite moduri: particule de plastic din containerul magazinului, urme de materiale din etapele anterioare de prelucrare. Prin urmare, substraturile sunt, de asemenea, curățate activ prin diferite metode. Contaminanții organici și particulele de praf sunt îndepărtate în soluții de peroxid-amoniac sau peroxid-acid (de exemplu, o soluție de "piranha" H 2 SO 4 + H 2 O 2 ), procesul RCA-2 în soluție de peroxid-acid elimină contaminanții metalici. . Gravarea într-o soluție de acid fluorhidric îndepărtează oxidul de bază de pe suprafața de siliciu. Metodele de curățare „uscat” sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă, inclusiv tratamentul în plasmă cu argon sau oxigen pentru a îndepărta straturile nedorite de pe suprafață, precum și recoacere cu hidrogen la temperaturi ridicate pentru a îndepărta oxidul de bază înainte de epitaxie. Oxidarea , ca toate procesele la temperatură înaltă în general, este foarte sensibilă la contaminare, iar etapele de purificare trebuie neapărat să le precedă.
În unele cipuri defecte , unde nu a fost posibil să se rezolve toate problemele, este necesar să se dezactiveze în mod deliberat fragmentele individuale ale microcircuitului, de exemplu, unul sau două nuclee , sau să se reducă frecvența ceasului de proiectare . În acest caz, astfel de procesoare pot primi denumiri suplimentare, extinzând gama de produse cu modele vândute la un preț mai mic [4] .