Chế tạo điện cực nền platin

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM

2.2. Quy trình thực nghiệm

2.2.1. Chế tạo điện cực nền platin

Điện cực làm việc Pt được thực hiện bằng phương pháp quang khắc kết hợp với phương pháp phún xạ và lift - off với thiết kế như Hình 2.17 và điện cực được tạo ra với lớp phủ được minh họa như Hình 2.16.

37

Hình 2.17: Quy trình chế tạo điện cực Pt.

 Chuẩn bị wafer

Chuẩn bị đế là bước đầu tiên được tiến hành nhằm mục đích làm tăng độ bám dính của chất cảm quang lên đế bằng cách làm sạch bề mặt đế, loại bỏ các chất bẩn trên bề mặt đế (chất hữu cơ, vô cơ như bụi trong khơng khí hay polyme…) có thể gây ảnh hưởng đến kết quả tạo chi tiết. Do đó, wafer silic cần được xử lý thích hợp trước khi bắt đầu những quá trình tiếp theo. Quy trình rửa wafer theo quy trình chuẩn RCA [53] [54].

Sau quá trình rửa và chuẩn bị wafer, lớp SiO2 được tạo ra trên bề mặt đế wafer Si, nhằm mục đích tạo lớp cách điện. Gia nhiệt cho wafer Si theo từng giai đoạn:

 Từ nhiệt độ phòng  600oC trong 20 phút;  600C  800C trong 15 đến 20 phút;  800C  1000C trong 25 phút;  1000C  1050C trong 10 phút;  Giữ ở nhiệt độ 1050C trong 5 giờ;

 Sau đó, hạ nhiệt độ từ từ xuống 300C trong 1 giờ. Phủ (HMDS) tăng độ bám dính Làm sạch và khô đế Phủ lớp cảm quang Sấy sơ bộ lần 1 Định vị mặt nạ và chiếu Sấy sơ bộ lần 2 Phún xạ kim loại Hiện ảnh Phún xạ Titan tạo lớp kết dính

Sấy đế sau khi hiện ảnh Tráng rửa lớp cảm quang

38

 Quang khắc

Quy trình quang khắc được sử dụng để tạo ra chi tiết điện cực dựa trên mask thiết kế. Quy trình này gờm các bước chính:

Bước 1: Phủ lớp tăng cường độ bám dính (Hexamethyl Disilazane - HMDS)

Chất tạo kết dính (primer) HMDS nhỏ lên wafer, thiết bị quay (spinner) được sử dụng để phủ đều trên bề mặt wafer bao gồm 8 - 10 giọt (Bảng 2.2).

Bảng 2.2: Thông số kĩ thuật phủ quay HMDS.

Bước Tốc độ quay phủ (vòng/phút) Số lần gia tốc Thời gian (s)

1 500 5 10

2 3000 5 30

Bước 2: Phủ lớp cảm quang (Photoresist) bằng phương pháp quay li tâm

Chất cảm quang (Photoresist) sử dụng trong bước này là loại cảm quang âm (Negative ma- N1410) bằng phương pháp phủ quay để tạo lớp màng mỏng đồng nhất (Bảng 2.3).

Bảng 2.3: Thông số kĩ thuật trong quay phủ chất cảm quang.

Bước Tốc độ quay phủ (vòng/phút) Số lần gia tốc Thời gian (s)

1 500 5 10

2 3000 5 30

Bước 3: Nung wafer ở 1000C trong vòng 60 giây (Pre-bake)

Nung mẫu trong lò nung ở 100°C trong 60 giây để làm bay hơi một phần dung môi trong chất cảm quang. Khi đó, độ dày lớp photoresist giảm và ổn định hơn, độ kết dính của photoresist với đế cũng tăng, đờng thời lớp cảm quang khơng cịn dính ướt. Do đó, tạp chất bám lên lớp photoresist được hạn chế.

Bước4: Quá trình phơi sáng (exposure)

Dùng thiết bị Mask Aligner SUSS chiếu tia UV 360 nm trong vòng 5 giây, mật độ phơi sáng là 45 mJ/cm2 với chế độ hard-contact lên bề mặt wafer. Photoresist loại âm bị tan ra khi ánh sáng chiếu vào.

39

Bước 5: Sấy sơ bộ (Soft- bake)

Soft-bake ở nhiệt độ 100C trong 60 giây để làm khô lớp photoresist.

Bước 6: Quá trình tráng rửa (develop)

Sau khi phơi sáng, wafer được ngâm rửa trong dung dịch hiện ảnh (developer) ma-D533S khoảng 30 giây. Sau đó rửa sạch wafer bằng nước khử ion (DI) và quay trên máy quay ly tâm để làm khơ hồn tồn.

Bước 7: Sấy sau khi hiện ảnh (hard bake):

Nung mẫu trên bếp nung với nhiệt độ 120°C trong 30 phút để cho các chi tiết được tạo ra đông cứng hồn tồn và bám dính chặt hơn trên wafer.

 Phún xạ

Phún xạ lớp kim loại platin (Pt)

Khi đã tạo ra được chi tiết bằng phương pháp quang khắc, lớp kim loại Pt sẽ được phún xạ lên đế Si/SiO2. Ở bước này, đế được phủ một lớp màng mỏng titan (Ti) có tác dụng làm lớp kết dính do Pt là kim loại trơ nên bám dính không tốt trên đế Si/SiO2. Quy trình phún xạ được thực hiện theo những thông số như Bảng 2.4.

Bảng 2.4: Bảng thông số phún xạ Ti/Pt.

Kim loại Công suất(W) Lưu lượng Ar (sccm) Thời gian phún (s) Tốc độ quay (rpm) Ti 50 10 180 10 Pt 100 10 900 10

Quy trình Lift – off

Phần kim loại khơng cần thiết nằm trên lớp photoresist được loại bỏ bằng cách đánh siêu âm với acetone trong 60 giây. Sau khi lift - off, các điện cực được rửa lại bằng nước khử ion, ethanol, iso-propanol và xịt khô bằng khí nitơ. Cuối cùng, wafer được sấy khô bằng bếp nung ở 120°C trong 60 giây.

40