4. Phương pháp nghiên cứu
3.1.1. Chế tạo các điện trở dạng cầu Wheatstone
3 .Ỉ.Ỉ.Ỉ Quá trình quang khắc
Bước 1 : Làm sạch bề mặt mẫu
Đe được dùng để chế tạo cảm biến là đế Si, một mặt được oxi hóa thành lớp SÍƠ2 (có chiều dày khoảng từ 500 nm đến 1000 nm) để cách điện giữa đế với mặt chân đế. Trên đế Si có nhiều chất bẩn và chất hũu cơ nên ta phải làm sạch đế đế không ảnh hưởng tới chất lượng của màng.
- Chuẩn bị 10 đế SÌ/S1O2.
- Cho đế vào dung dịch axeton, rung siêu âm trong 5 phút để loại bỏ hết chất chất bẩn và chất hữu cơ trên đế.
- Sau khi rung siêu âm, cho đế vào dung dịch cồn, lắc đều để loại bỏ hết axeton còn bám trên đế.
- Cho đế vào nước DI để rủa sạch cồn bám dính.
- Xì khô bằng khí N2, cho lên bếp nung ở 100° trong thời gian 5 phút để bốc bay hết hơi nước còn trên bề mặt đế.
thiết bị quay phủ (spin coater) SussMicroTec.
- Chất cản quang sử dụng là AZ5214-E (AZ5214-E là một chất cản quang đặc biệt, nó có thể được sử dụng cho cả quá trình quang khắc dương và âm).Quá trình quay phủ gồm 2 bước với các thông số cho trong bảng 3.1
Độ dày của chất cản quang được tính theo công thức (3.1):
r » = T = (3.1)
yỊspeed
Với tốc độ quay phủ cho trong bảng 3.1 thì chiều dày của chất cản quang sau khi nung khoảng 3, 62|jm.
Bảng 3.1. Các thông số trong quá trình quay phủ chất cản quang AZ5214-E
Bước Tôc độ quay phủ (v/p) Sô lân gia tôc Thời gian(s)
0 600 2 6
1 3500 6 30
Bước 3:Chiếu tia uv
Trong quá trình quang khắc, chúng tôi đặt máy quang khắc với các thông số: cường độ chiếu sáng 12mW/cm2, công suất chiếu sáng 240W. Các mẫu sau khi sấy sẽ được chiếu tia ƯV trong khoảng 200s với mask sử dụng là mask dành cho chế tạo mạch cầu Wheatstone (Hình 3.2)
Hình 3.2. Anh chụp mask điện trở mạch cầu Wheatstone
Bước 4 : Tráng rửa
Cho mẫu vào dung dịch developer AZ300MIF để tráng rửa hiện hình. Lắc đều mẫu trong khoảng 2 phút đến khi phần cản quang phủ trên các điện trở cần tạo hình bị rửa trôi hết.Cho vào nước DI khuấy cho trôi hết developer trên bề mặt mẫu. Quan sát mẫu dưới kính hiển vi, nếu thấy trên đế xuất hiện các
điện trở mạch cầu Wheatstone, chứng tỏ quá trình quang khắc đã thành công.
3.1.1.2 Quá trình phún xạ
Sau khi tạo hình cho các điện trở mạch cầu Wheatstone, mẫu được đem đi phún xạ lớp vật liệu nhạy từ trường NiFe.
Lấy mẫu sau khi tráng rửa gắn vào giá giữ mẫu có từ trường ghim 900 (Oe), ta sẽ phún màng có cấu trúc dạng: Ta/NÌ8()Fe2(). Mục đích của việc phún lớp Ta là để cho lớp NỈ8oFe2o bám chắc vào đế và tăng cường dị hướng cho lớp Nig()Fe2 0. Các thông số của quá trình phún được cho trong bảng 3.2.Khi đã phún xong, chúng tôi tiến hành lift-off. Lấy mẫu cho vào cốc đựng axeton rung siêu âm trong khoảng 5 phút. Phần màng phún trên chất cản quang sẽ bị trôi hết trong quá trình rung siêu âm, chỉ còn lại phần màng phún dạng mạch cầu Wheatstone (hình 3.3).
Bảng 3.2. Thông số phún xạ khi tạo điện trở cấu trúc cẩu
Màng Chân không cơ sở P b a s e Ap suât khí Ar Công suất phún Vận tôc quay của đế Chiêu dày màng Ta 2*10'7 Torr 2 ,2 mTorr 25W 30 prm 3 nm NiFe 2 ,2 mTorr 75W 30 prm 15 nm