Mikroteknik är processen att tillverka strukturer vars karakteristiska skala är en mikron eller mindre. Historiskt har mikrotillverkningsprocesser använts för att tillverka integrerade kretsar ( se Elektroniktillverkningsprocess ). Under de senaste två decennierna har omfattningen av denna grupp av metoder utökats på grund av mikroelektromekaniska system (MEMS), analytiska mikrosystem , produktion av hårddiskar , LCD-skärmar , solpaneler .
Miniatyriseringen av olika enheter kräver inblandning av olika områden inom vetenskap och teknologi: fysik , kemi , materialvetenskap , datavetenskap , vakuumteknologi , galvanisering [1] . Huvudprocesser inom mikroteknik:
Mikroteknik används för att producera:
Mikroteknik innefattar olika processer som utförs i en viss sekvens. Vissa tekniska metoder har en mycket lång historia, såsom litografi eller etsning . Polering lånades från tillverkningen av optiska glasögon . Elektrokemisk deposition och vakuumteknik har sitt ursprung i 1800-talets arbete.
Tillverkningen av en mikroanordning är som regel en växling av operationerna med att applicera tunna lager och etsning. Således är anordningen en "stapel" av tvådimensionella strukturer av olika material. Olika ytmodifieringsoperationer används också: glödgning, legering , oxidation , reduktion och andra. Den grundläggande principen är den samtidiga produktionen av ett stort antal enheter på en gång, vanligtvis placerade på samma substrat och separerade först i slutskedet av produktionen.
Mikroelektroniska enheter och kretsar är vanligtvis utformade på ett relativt tjockt substrat . Inom elektronik används substrat av kisel och galliumarsenid . Kvarts och glas används ofta för MEMS, optiska enheter och skärmar. Substratet kommer att förenkla hanteringen av den mikroelektroniska enheten under produktionscykeln. Som regel placeras hundratals och tusentals samtidigt tillverkade enheter på ett substrat, som separeras i slutet av produktionen.
Enheter som produceras med mikroelektronisk teknik består vanligtvis av ett eller flera tunna funktionella lager. Typerna av dessa lager beror på enhetens syfte. Mikroelektroniska enheter är sammansatta av ledande, isolerande eller halvledarskikt. Optiska enheter kan innehålla reflekterande, transparenta, ljusgenomsläppliga eller spridande lager. De kan också spela en kemisk eller mekanisk roll, till exempel för MEMS-applikationer eller labb på ett chip. Skikten erhålls genom tunnfilmsavsättningsmetoder , inklusive:
Som regel är det nödvändigt att bilda olika strukturer eller genomgående hål i lagret på substratet. Dessa strukturer är mikron eller nanometer i storlek, och metoderna för deras bildande bestämmer teknikens kapacitet. För deras bildande med hjälp av fotolitografi skapa en mask som skyddar från verkan av etsmedlet de områden som bör lämnas [3] .
Etsning är processen att ta bort en del av ett lager eller substrat. Substratet utsätts för ett etsmedel ( syra , reaktiv plasma , jonstråle) som fysiskt eller kemiskt förstör ytan och tar bort material.
Mikroteknologisk produktion utförs i renrum , där luften renas från svävande dammpartiklar och temperatur och luftfuktighet kontrolleras strikt. Åtgärder vidtas också för att minska vibrationer och elektromagnetiska störningar. Rök, damm, mikroorganismer och celler från levande organismer är mikron i storlek och deras kontakt med substratet kommer att göra den tillverkade enheten obrukbar.
Renrum ger passiv renlighet, men trots detta kan kontaminering av underlagens yta ske på olika sätt: plastpartiklar från butiksbehållaren, spår av material från tidigare bearbetningssteg. Därför rengörs substraten också aktivt med olika metoder. Organiska föroreningar och dammpartiklar avlägsnas i peroxid-ammoniak eller peroxid-syralösningar (till exempel en lösning av "piranha" H 2 SO 4 + H 2 O 2 ), RCA-2-processen i peroxid-syralösning tar bort metallföroreningar . Etsning i en fluorvätesyralösning avlägsnar basoxiden från kiselytan. "Torr" rengöringsmetoder används också i stor utsträckning, inklusive behandling i argon eller syreplasma för att avlägsna oönskade skikt från ytan, samt vätgasglödgning vid höga temperaturer för att avlägsna basoxiden före epitaxi. Oxidation , som alla högtemperaturprocesser i allmänhet, är mycket känslig för kontaminering, och reningssteg måste nödvändigtvis föregå dem.
I vissa defekta chips , där det inte var möjligt att fixa alla problem, är det nödvändigt att medvetet inaktivera enskilda fragment av mikrokretsen, till exempel en eller två kärnor , eller minska designklockfrekvensen . I det här fallet kan sådana processorer få ytterligare beteckningar, vilket utökar produktsortimentet med modeller som säljs till ett lägre pris [4] .