Az alábbi téma keretein belül megismerhetitek, hogy hogyan tudjuk megmunkálni a szilícium (Si) egykristályt.
Erre több módszer is létezik, melyeket két fő csoportba oszthatunk, úgy mint:
nedves kémiai és
száraz marási eljárásokra.
A nedves kémiai eljárásokat nagy sikerrel alkalmazták az integrált áramkörök (IC) gyártásának kezdeti szakaszában,
azonban a méretek folyamatos csökkenésével helyüket egyre inkább átvette a plazma, avagy száraz marás.
Ennek egyik előnye a nagyobb marási sebesség (néhány mikron/perc) és az ún. irányított anizotróp marás lehetősége,
amellyel minimális alámarással bíró, sűrűn pakolt profilokat tudunk kialakítani. Ezt szemlélteti az 1. ábra.
(Figyeljük meg, hogy míg izotrop marásnál a marás sebessége minden irányban egyforma, addig a tökéletesen anizotrop marásnál
csak egyetlen térbeli irányban halad, esetünkben függőlegesen lefelé.) A
marás az egyik legfontosabb
technológiai eljárás, és a Si eszközök kialakításánál meglehetősen sok marási lépést alkalmazunk mások közé ágyazottan.
Például a marási lépés előtt a minta bizonyos részeit befedjük (maszkoljuk), hogy ott a minta védett legyen és ne maródjon.
Ehhez persze olyan maszkoló anyag szükséges, amely képes ellenállni az adott maró folyamatnak. A maszkoláshoz
előszeretettel használunk fényérzékeny fotorezisztet, mert így egy fényképezéshez hasonló
fotolitográfiai eljárással könnyen ki tudjuk alakítani a
maszk megfelelő geometriáját. Az 1. ábrán a maszkot is láthatjuk (a fölső réteg, középen egy lyukkal),
bár ez adott esetben nem különbözik a 3 fajta marásra. Bizonyos esetekben erősebb maszk anyagra lehet szükségünk
(pl. Si3N4), ilyenkor azt is több lépésben állítjuk elő.
A plazmamarás alapvető trükkje,
hogy egy (többnyire) elektromosan töltött irányított részecskesugárral (azaz plazmával)
koptatjuk, marjuk a megmunkálandó anyagot. (Ez meglehetősen hasonlít egy régről ismert klasszikus eljárásra, a
szikraforgácsolásra, amely
egyebek mellett arról nevezetes, hogy a legkeményebb fémek is könnyen megmunkálhatók vele, közben akár bonyolult
térbeli alakzatokat is kialakítva.)
A mikroméretű érzékelők és beavatkozók technológiájában, az ún. MEMS (MicroElectroMechanical Systems) technológiában
a szilícium plazma marásával (száraz marásával) alakíthatunk ki nagyon sűrű és meglehetősen bonyolult 3D struktúrákat.
Akár mikron léptékű szobrászkodásnak is mondhatjuk ezt a munkát, amelyről
Michaelangelo óta tudjuk,
hogy "a világ legkönnyebb munkája, mert hiszen a szobor már benne van a kőben, csak a felesleget le kell szedni róla" :-).
 |
1. ábra. Különböző marási profilok.
|
 |
2. ábra. Az Oxford Plasmalab System 100-as mély reaktív ionmaró berendezés a MEMS tiszta laborban.
|
 |
3. ábra. Bosch módszerrel mart Si struktúrák pásztázó elektronmikroszkópos képe.
|
Az MFA Nyári Iskola keretében megismerkedhettek majd a Si mély reaktív ionmarására "kihegyezett" egyik módszerrel,
amelyet a Bosch cég fejlesztett ki, és mára már széles körben elterjedt a MEMS technológiában.
A Bosch módszer segítségével mi is 3D struktúrákat alakíthatunk majd ki egy Si egykristályban az
Oxford Plasmalab System 100-as mély reaktív ionmaró berendezésben (2. ábra).
Egy ilyen konkrétan megvalósított Si struktúrát mutat a 3. ábra. (Ez még talán nincs olyan szép, mint a
Dávid,
de valami munkát Rátok is szeretnénk hagyni :-)...
|
|
|
