Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС

Нажмите для полного просмотра!

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №2

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №3

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №4

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №5

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №6

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №7

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №8

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №9

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №10

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №11

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №12

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №13

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №14

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №15

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №16

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №17

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №18

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №19

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №20

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №21

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №22

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №23

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №24

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №25

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №26

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №27

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №28

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №29

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №30

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №31

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №32

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №33

Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС, слайд №34

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС. Доклад-сообщение содержит 34 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

Наномеханика Nanomechanics of materials and systems Лекция 11 Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС Materials and technologies of nano- and micro-electro-mechanical systems NEMS/MEMS

Слайд 2

Описание слайда:

Хранение информации. Information memory.

Слайд 3

Описание слайда:

Устройства памяти

Слайд 4

Описание слайда:

Оптическая система. Optical system.

Слайд 5

Описание слайда:

Датчик давления. Pressure sensor.

Слайд 6

Описание слайда:

Датчик кровяного давления. Blood pressure sensor.

Слайд 7

Описание слайда:

Преимущества Si как базового материала НЭМС Advantages of Si in NEMS/MEMS Дешевизна. Cheap. Высокое кристаллическое совершенство. High crystalline quality. Возможность создания гетероструктур с SiO, SiN, SiC, металлами (Al, Ti, W, Cu, и др.), полимерами и т.д. Heterostructures with SiO, SiN, SiC, Al, Ti, W, Cu, polymers, etc. Хорошие механические и термические свойства. Good mechanical properties. Электрические свойства, изменяемые в широком диапазоне. Widely tunable electrical properties. Возможность интеграции с микроэлектронными приборами в одном чипе. Integration of MEMS and microelectronics in a chip. Наличие монокристаллической, аморфной и поликристаллической форм. Set of monocrystalline, amorphous and polycrystalline forms. Химическая стабильность, нетоксичность. Chemical stability, non-toxic. Наличие разработанных технологий и технологического оборудования. Availability of well developed technology and equipment.

Слайд 8

Описание слайда:

Формы и содинения кремния. Si forms and compounds. Crystalline silicon is a hard and brittle material deforming elastically until itreaches its yield strength, at which point it breaks. Its tensile yield strength is 7 GPa,which is equivalent to a 700-kg weight suspended from a 1-mm2 area. Its Young’s modulus is dependent on crystal orientation, being 169 GPa in directions and 130 GPa in directions—near that of steel. Silicon is a very good thermal conductor with a thermal conductivity greater than that of many metals and approximately 100 times larger than that of glass. In complex integrated systems, the silicon substrate can be used as an efficient heat sink. The mechanical properties of polycrystalline and amorphous silicon vary with deposition conditions, but, by and large, they are similar to that of single crystal silicon. Both normally have relatively high levels of intrinsic stress (hundreds of MPa) after deposition, which requires annealing at elevated temperatures (>900ºC). Silicon is such a successful material because it has a stable oxide that is electrically insulating—unlike germanium, whose oxide is soluble in water, or gallium arsenide, whose oxide cannot be grown appreciably. Various forms of silicon oxides (SiO2, SiOx, silicate glass) are widely used in micromachining due to their excellent electrical and thermal insulating properties. Silicon nitride (SixNy) is also a widely used insulating thin film and is effective as a barrier against mobile ion diffusion—in particular, sodium and potassium ions found in biological environments. Its Young’s modulus is higher than that of silicon and its intrinsic stress can be controlled by the specifics of the deposition process. Silicon nitride is an effective masking material in many alkaline etch solutions.

Слайд 9

Описание слайда:

Физические свойства некоторых материалов НЭМС

Слайд 10

Описание слайда:

Тонкие пленки металлов в НЭМС

Слайд 11

Описание слайда:

Оптическое отражение от кремния и некоторых металлов Reflectivity of Si and some metals

Слайд 12

Описание слайда:

Области применения различных материалов в НЭМС. Application areas of MEMS materials.

Слайд 13

Описание слайда:

Базовый цикл создания НЭМС. Base cycle of NEMS formation.

Слайд 14

Описание слайда:

Маркировка пластин полупроводников. Marking of wafers.

Слайд 15

Описание слайда:

Эпитаксия кремния – молекулярно-лучевая или газофазная Epitaxy of Si – MBE and VPE Массовое промышленное производство пленок Si - газофазная эпитаксия. Vapor phase epitaxy (VPE) – mass production of Si. Temperature > 800 °C. Growth rate 0.2-4 μm/min. Si sources are SiH4, SiCl4, SiH2Cl2. Doping via AsH3, PH3 и B2H6. Substrates are Si (100 mm or 150 mm), sapphire in special cases.

Слайд 16

Описание слайда:

CVD Химическое осаждение из газовой фазы. Chemical vapor deposition Temperature > 300 °C. Growth rate from 5 to 100 nm/min. Materials: polysilicon (650-700°С), amorphous silicon (550-600 °С), SiO (силан + кислород, 300-900 °С), SiN (силан + аммиак, 700-900 °С), W, Ti, Tm, metal nitrides, Cu, dielectrics etc. Остаточные напряжения в поликремнии и других материалах требуют высокотемпературного отжига. Residual stress in polisilicon and other materials requires high-temperature anneal.

Слайд 17

Описание слайда:

Термическое окисление. Thermal oxidation Атмосфера кислорода, oxygen flux, 850-1150 °С. Аморфный SiO2, толщина зависит от температуры, давления, времени. Amorphous Si films with thickness depending on ambient temperature, pressure and process time. В пленках термического окисла образуются остаточные сжимающие напряжения. Thermal oxide possesses residual compressive stress.

Слайд 18

Описание слайда:

Распыление Sputtering Бомбардировка ионами, возможно в присутствии внешних полей: СВЧ, магнетронное, и др. Bombardment of target by ions, sometime in presence of external field, such as magnetic or UHF Распыляемая мишень осаждается на подложку в вакуумной камере. Sputtered target atoms deposit on a substrate. Типичная скорость напыления 0.1-0.3 мкм/мин. Deposition rate of 0.1-0.3 μm/min. Типичная температура < 150 °С. Deposition temperature < 150 °C. Materials: Al, Ti, Cr, Pt, Pl, W, Al/Si & Ti/W alloys, amorphous Si, dielectrics, including glasses and piezoceramics (PZT и ZnO). Реактивное распыление металлов с участием азота или кислорода приводит к образованию пленок таких соединений как TiN или TiO2. Reactive sputtering of metals with N and O results in formation of thin film of TiN or TiO2.

Слайд 19

Описание слайда:

Испарение Evaporation Термическое, лазерное, электронное Thermal, laser, electron-beam heating Источник испаряется в вакуумной камере и осаждается на подложку. Evaporating source deposits on a substrate Скорость напыления 5-100 нм/мин. Deposition rate of 5-100 nm/min. Materials: Al, Si, Ti, Au, Cr, Mo, Ta, Pd, Pt, Ni/Cr, Al2O3, и пр. В пленках обычно есть сильные остаточные растягивающие напряжения. Films are residually stressed.

Слайд 20

Описание слайда:

Spin-On Methods Жидкий раствор напыляется из сопла на середину пластины, которая раскручивается со скоростью от 500 до 5000 оборотов в минуту в течение 0.5-1 мин. для образования пленки постоянной толщины. Liquid solution drops in the middle of rotating plate. Rotation rate of 500 to 5000 per minute requires to produce a uniform film. Материалы: резисты, органические полимеры, стекла. Materials are resists, organic polymers, glasses.

Слайд 21

Описание слайда:

Литография Litogrophy Нанесение резиста Deposition of resist. Перенесение изображения маски на резист. Imaging mask on resist Селективное травление резиста и материала под ним. Selective etching of resist and underlying material.

Слайд 22

Описание слайда:

Фотолитография. Photolithography.

Слайд 23

Описание слайда:

Lift-off метод

Слайд 24

$Фотолитография. Photolithography. Проекционная фотолитография позволяет получить разрешение /2. Diffraction limit of resolution is /2. Используется...$

Описание слайда:

Фотолитография. Photolithography. Проекционная фотолитография позволяет получить разрешение /2. Diffraction limit of resolution is /2. Используется УФ свет, UV light sources 365 nm Hg лампа 243 nm Kr-F лазер 193 nm Ar-F лазер Рентгеновское синхротронное излучение позволяет получить разрешение 30 nm X-ray synchrotron source provides up to 30 nm

Слайд 25

Описание слайда:

Использование ближнего поля для улучшения разрешения Near-field techniques to improve resolution

Слайд 26

Описание слайда:

Нанесение резиста и литография для поверхности с глубоким профилем Deposition of resist on a surface with deep profile

Слайд 27

Описание слайда:

Двусторонняя литография. Double side lithography.

Слайд 28

Описание слайда:

Литография с помощью электронных пучков Electron beam lithography Холодная полевая эмиссия электронов Шоттки. Cold field emission. Термоионная эмиссия электронов (2000-2500 К) Thermo-ionic emission Вольфрам W (долговечный источник) (durable source) Гексаборид лантана LaB6 (яркий источник) (bright source)

Слайд 29

Описание слайда:

Сфокусированные ионные пучки Focused ion beams Альтернатива электронной литографии Alternative to electron beam lithography Нет маски No mask Можно получить разрешение лучше 10 нм Resolution is bettter than 10 nm Ионы (Ions) легкоплавкие металлы Ga, Bi, Hg инертные газы Ar, He, Xe

Слайд 30

Описание слайда:

Scanned-Probe Lithography AFM and STM Resolution 1-100 nm No mask Limited writing rate

Слайд 31

Описание слайда:

Наноштамповка Nanoimprint

Слайд 32

Описание слайда:

Штамповка литографической маски

Слайд 33

Описание слайда:

Заключение Conclusion Базовым материалом НЭМС является кремний Si is the material of choice for majority of NEMS Последовательные циклы напыление-литография-травление позволяет получать структуры со сложным пространственным профилем Consequent cycles of deposition-lithography-etching allow one to produce structures with complicated 3D profile