Công nghệ mems xu hướng hiện tại trong ngành công nghệ cảm biến đang hướng đến các công nghệ vi tiểu hóa hoặc vi hệ thống, được gọi là mst

Thành viên Bùi Đức Phú Anh 21002185 nhóm Nguyễn Hữu Thắng 21002238 Nghiêm Đức Thắng 21002237 • C ô n g Giới thiệu • Xu hướng hiện tại trong ngành công nghệ cảm biến đang hướng đến các công nghệ vi tiểu hóa hoặc vi hệ thống, được gọi là MST • Một tập hợp con trong số này là được gọi là hệ thống vi cơ điện tử hay viết tắt là MEMS • Một tập hợp con khác được gọi là MEOMS viết tắt của hệ thống micro-electro-optical (vi - điện- quang) • Hầu hết các cảm biến được chế tạo sử dụng MEMS hoặc MEOMS là các thiết bị ba chiều có kích thước micromet Hai công nghệ cấu trúc của kỹ thuật vi mô là vi điện tử và gia công vi mô (vi gia công) Vi điện tử, sản xuất mạch điện tử trên chip silicon, là một công nghệ rất phát triển Vi gia công là tên gọi của các kỹ thuật được sử dụng để tạo ra các cấu trúc và bộ phận chuyển động được cho các thiết bị vi kỹ thuật Một trong những mục tiêu chính của kỹ thuật vi mô là có thể tích hợp các mạch vi điện tử vào các cấu trúc được vi gia công, để sản xuất hệ thống tích hợp hoàn chỉnh (vi hệ thống) • Hiện nay, có ba kỹ thuật vi gia công đang được sử dụng hoặc đang được ngành công nghiệp sử dụng rộng rãi • Vi gia công silicon được coi là nổi bật nhất, vì đây là một trong những kỹ thuật vi gia công phát triển hơn • Laser Excimer là một loại laser cực tím có thể được sử dụng để vi gia công một số lượng vật liệu mà không làm nóng chúng, • LIGA sử dụng các quá trình in thạch bản, mạ điện và đúc để tạo ra các cấu trúc vi mô • Quang khắc • Quang khắc là kỹ thuật cơ bản được sử dụng để định hình các cấu trúc đã qua gia công vi mạch • Kỹ thuật này về cơ bản là giống như được sử dụng trong ngành công nghiệp vi điện tử • Hình A cho thấy một màng mỏng của một số vật liệu (ví dụ: silicon dioxide) trên một chất nền của một số vật liệu khác (ví dụ: silicon) • Mục tiêu của quá trình là để loại bỏ có chọn lọc một phần silicon dioxide để nó chỉ còn lại các khu vực cụ thể trên đế silicon, Hình F • Quá trình bắt đầu với việc sản xuất một mặt nạ Đây thường sẽ là một mẫu hình crom trên một tấm kính • Đế silicon sau đó được phủ với một polyme nhạy cảm với tia cực tím, Hình B, được gọi là chất cảm quang • Tia cực tím sau đó được chiếu qua mặt nạ lên chất cảm quang, Hình C • Chất cảm quang sau đó được phát triển để chuyển mẫu hình trên mặt nạ cho lớp cản quang, Hình D • Sau đó, một hóa chất (hoặc một số phương pháp khác) được sử dụng để loại bỏ oxit lộ ra ngoài qua các lỗ trên cản quang, Hình E • Cuối cùng cản quang được loại bỏ để lại oxit có mẫu hình, Hình F 2.3 Khắc ướt • Khắc ướt là một tên chung bao gồm việc loại bỏ vật liệu bằng cách nhúng đế silicon trong bể chất lỏng của chất ăn mòn hóa học • Chất khắc chia làm 2 loại chính chất khắc đẳng hướng và chất khắc dị hướng: • Các chất ăn mòn đẳng hướng ăn mòn vật liệu được khắc với tốc độ như nhau theo mọi hướng • Chất khắc dị hướng ăn mòn đế silicon ở các tốc độ khác nhau theo các hướng khác nhau • Khắc đẳng hướng khả dụng cho oxit, nitrua, nhôm, polysilicon, vàng, và silic • Các chất ăn mòn dị hướng có sẵn để ăn mòn các mặt phẳng tinh thể khác nhau trong silicon ở tỷ lệ khác nhau • Các cấu trúc đơn giản nhất có thể được hình thành bằng cách sử dụng KOH để khắc tấm đế silicon với hướng tinh thể phổ biến nhất Hình 19.14 • Cả oxit và nitrua ăn mòn chậm trong KOH • Oxit có thể được sử dụng làm mặt nạ khắc trong thời gian ngắn trong dung dịch ăn mòn KOH • Trong khoảng thời gian dài nitrua là mặt nạ ăn mòn tốt hơn vì nó ăn mòn chậm hơn trong KOH • KOH cũng có thể được sử dụng để tạo ra các cấu trúc mesa, Hình 19.15a • Chế tạo màng ngăn là một trong những quy trình cảm biến phổ biến nhất • Nó được sử dụng sản xuất cảm biến gia tốc, cảm biến áp suất, cảm biến nhiệt hồng ngoại và nhiều thứ khác • màng ngăn silicon từ dày khoảng 50 μm trở lm trở lên có thể được tạo ra bằng cách khắc xuyên qua toàn bộ tấm đế với KOH, Hình 19.16a • Độ dày được kiểm soát bằng cách định thời gian khắc, và đối tượng cũng vậy để lỗi 2.4 Phương pháp khắc phụ thuộc vào nồng độ • Màng mỏng hơn, dày tới khoảng 20 μm trở lm, có thể được sản xuất bằng cách sử dụng để thôi dung dịch KOH, hình 19.16b • Độ dày của màng ngăn phụ thuộc vào độ sâu mà bo được khuếch tán vào silicon, có thể được kiểm soát chính xác hơn so với việc đơn giản căn chỉnh thời gian khắc với KOH • Nồng độ cao của Bo trong silic sẽ làm giảm tốc độ mà nó được khắc trong KOH theo bậc độ lớn, ngăn chặn hiệu quả quá trình khắc của silic giàu Bo • Bên cạnh màng ngăn, nhiều cấu trúc khác có thể được xây dựng bằng phương pháp khắc phụ thuộc vào nồng độ • Một mặt nạ oxit dày được hình thành trên tấm đế silicon và được tạo mẫu hình để lộ ra bề mặt của tấm đế silicon nơi boron được pha vào, Hình 19.17a • Tấm đế sau đó được đặt trong lò nung tiếp xúc với một nguồn khuếch tán boron Trong một khoảng thời gian các nguyên tử boron di chuyển vào tấm đế silicon Sau khi quá trình khuếch tán boron hoàn tất, mặt nạ oxit sẽ bị loại bỏ 2.5 Khắc khô • Hình thức khắc khan phổ biến nhất cho các ứng dụng vi gia công là khắc ion bị động (RIE- Reactive ion etching) • Về nguyên lý, kỹ thuật RIE là một kỹ thuật khắc dị hướng, dựa trên việc gia tốc các ion về phía vật liệu cần được khắc, và phản ứng khắc được tăng cường theo hướng di chuyển của ion • Đặc biệt, không giống như phương pháp khắc ướt dị hướng, RIE không bị giới hạn bởi các mặt phẳng tinh thể trong silicon Qua đó, ta có thể kết hợp phương pháp khắc khô & khắc ướt đẳng hướng