4. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.6.1. Quá trình quang khắc điện trở
Bước 1: Làm sạch bề mặt mẫu
Đế đƣợc dùng để chế tạo cảm biến là đế Si, một mặt đƣợc oxi hóa thành lớp SiO2 (có chiều dày khoảng từ 500 nm đến 1000 nm) để cách điện giữa đế với màng trên đế. Trên đế Si có nhiều chất bẩn và chất hữu cơ nên ta phải làm sạch đế để không ảnh hƣởng tới chất lƣợng của màng.
- Cho đế vào dung dịch axeton, rung siêu âm trong 10 phút để loại bỏ hết chất chất bẩn và chất hữu cơ trên đế.
(1) Làm sạch đế Si/Si02 (2) Phủ chất cản quang (4) Phủ màng NiFe (5) Lift – off (6) Phủ chất cản quang (7) Quang khắc (UV) (8) Phủ điện cực Cu (9) Lift – off (3) Quang khắc (UV)
19
- 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 nƣớc DI để rửa sạch cồn bám dính.
- Xì khô bằng khí khí khô, cho lên bếp nung ở 1000 trong thời gian 5 phút để bốc bay hết hơi nƣớc còn trên bề mặt đế.
Bước 2: Quay phủ mẫu với chất cản quang AZ5214-E
- Các mẫu đƣợc phủ lớp cản quang bằng cách cho các mẫu quay trên thiết bị quay phủ (spin coater) Suss MicroTec.
- Chất cản quang sử dụng là AZ5214-E (AZ5214-E là một chất cản quang đặc biệt, nó có thể đƣợc sử dụng cho cả quá trình quang khắc dƣơng và âm).
Quá trình quay phủ gồm 2 bƣớc với các thông số cho trong bảng 2.1. Độ dày của chất cản quang đƣợc tính theo công thức (2.2)
√ (2.2)
Với tốc độ quay phủ cho trong bảng 2.1 thì chiều dày của chất cản quang sau khi nung khoảng 3,6 µm.
Bảng 2.1: Các thông số trong quá trình quay phủ chất cản quang AZ5214-E
Bước Tốc độ quay phủ
(v/p)
Thời gian gia tốc (s)
Thời gian quay phủ (s)
0 600 6 6
1 3500 6 30
Bước 3: Sấy sơ bộ (soft bake hay pre-bake)
Các mẫu đƣợc sấy ở 800C trong khoảng 15s. Mục đích sấy sơ bộ để loại bỏ hơi dung môi còn trong chất cản quang sau khi quay phủ lên đế.
Bước 4: Chiếu tia UV
20
thông số: cƣờng độ chiếu sáng 2,4 mW/cm2, công suất chiếu sáng 195 W. Các mẫu sau khi sấy sẽ đƣợc chiếu tia UV trong khoảng 90 s với mask sử dụng là mặt nạ dành cho chế tạo mạch cầu Wheatstone hình 2.6.
Hình 2.6: Ảnh chụp mask điện trở của mạch cầu Wheatstone cấu trúc nội tiếp – song song
Bước 5: Tráng rửa
Cho mẫu vào dung dịch developer AZ300MIF để tráng rửa hiện hình. Lắc đều mẫu trong khoảng 40 s đến khi phần cản quang phủ trên các điện trở cần tạo hình bị rửa trôi hết. Cho vào nƣớc DI khuấy cho trôi hết developer trên bề mặt mẫu. Quan sát mẫu dƣới kính hiển vi, nếu thấy trên đế xuất hiện các điện trở mạch cầu Wheatstone, chứng tỏ quá trình quang khắc đã thành công.
Bước 6: Quá trình phún xạ
Sau khi tạo hình cho các điện trở mạch cầu Wheatstone, mẫu đƣợc đem đi phún xạ lớp vật liệu nhạy từ trƣờng NiFe. Mẫu đƣợc phún trong từ trƣờng ghim 900 Oe, cấu màng dạng: Ta/ Ni80Fe20/Ta. Mục đích của việc phún lớp Ta là để cho lớp Ni80Fe20 bám chắc vào đế và tăng cƣờng dị hƣớng cho lớp Ni80Fe20 và làm nhiệm vụ bảo vệ cho lớp NiFe. Các thông số của quá trình phún đƣợc cho trong bảng 2.2. Khi đã phún xong, chúng tôi tiến hành lift-off nhƣ bƣớc 1. Phần màng phún trên chất cản quang sẽ bị trôi hết trong quá trình rung siêu âm, chỉ còn lại phần màng điện trở NiFe trên đế Si.
21 Bảng 2.2: Thông số phún xạ màng điện trở Màng Chân không cơ sở Pbase (mTorr) Áp suất khí Ar (mTorr) Công suất phún (W) Vận tốc quay của đế (prm) Chiều dày màng (nm) Ta 2*10-7 2,2 25 30 5 NiFe 2,2 75 30 5