1.PORÓWNANIE TECHNOLOGII

a)TECHNOLOGIA PÓŁPRZEWODNIKOWA

-najdroższa ( długie serie tanie)

-najwyższa klasa czystości pomieszczeń

-najmniejsze wymiary ( nano , mikro)

-elementy bierne i czynne, MEMS Micro Electro Mechanical Systems

b)TECHNOLOGIA CIENKOWARSTWOWA

-droga

-średnia klasa czystości pomieszczeń

-wymiary mikro

-głównie elementy bierne, sensory

c)TECHNOLOGIA GRUBOWARSTWOWA

-najtańsza (krótkie serie niedrogie)

-wymiary mikro

-elementy bierne, obudowy, sensory

Technologie wzajemnie się uzupełnia

2.TECHNOLOGIA PLENARAN
a) PROCESY PODSTAWOWE

-epitaksja – wzrost nowych warstw monokryształu na istniejącym podłoży krystalicznym

-domieszkowanie

-nanoszenie kontaktów

b)PROCESY POMOCNICZE

-nanoszenie warstw maskujących

-fotolitografia

-trawienie

3.PRAWO MOORE’A – ilość tranzystorów zwiększa się około 2 razy co 24 miesiące

4.CZUJNIK+PROCESORY+AKTUATORY=MIKROSYTEMY

5.TECHNOLOGIA CIENKOWARSTWOWA

Układy cienkowarstwowe najczęściej wytwarza się metodami nanoszenia w próżni (naparowywanie ni termiczne, rozpylanie) cienkich warstw przewodzących, rezystywnych i dielektrycznych na podłoża izolacyjne a (szkło, ceramika).

Inne metody osadzania warstw:

-osadzanie elektrochemiczne

-utlenianie anodowe

-utlenianie termiczne

-pyroliza (z fazy gazowej)

-metoda Langmuira Blodgett (warstwy organiczne)

6.TECHNOLOGIA GRUBOWARSTWOWA

Układy grubowarstwowe wytwarza się nanosząc techniką sitodruku warstwy przewodzące, rezystywne i dielektryczne na podłoża izolacyjne (ceramika). Warstwy poddawane są następnie obróbce termicznej.

a)Układy wysokotemperaturowe temperatura wypalania 700C – 1000C

b)Układy niskotemperaturowe(polimerowe) temperatura utwardzania 100C – 350C

c)ZALETY:

-niski koszt

-łatwość automatyzacji

-opłacalnośc któtkich seri

-miniauturyzacjia

-dobre własciwości elektryczne

-różnorodność wykonywanych elementów

-odporność na wysokie temperatury
-wyrzymałość mechaniczna

d)ETAPY WYTWARZANIA:

I)PODŁOŻA

*MATERIAŁY
-ceramika alundowa

-ceramika AIN

-ceramika berylowa

-podłoża stalowe

*WŁAŚCIWOŚCI

-odporność na wys. Temp.

-izolacja elektr.

-przewodność cieplna

-rozszerzalność termiczna

-wymiary geo.

II)PASTY

*SKŁADNIKI PODSTAWOWE:

-warstwy przewodzące (Au, Ag, Pd)

-warstwy rezystywne(RuO2, IrO2, Bi2Ru2O)

*SZKŁO

*NOŚNIK ORGANICZY

-rozpuszczalnik

-korekcja

-Zmniejszenie naprężeń pow.

-poprawa zwilżalności

-etyloceluloza

-przyczepność do podłoża po suszeniu w 120C

III)SUSZENIE – 10 min w 120C

IV)WYPALANIE – 10min w 850C

7. MCM – moduł wielostrukturowy

Struktura wielowarstwowa o bardzo dużej liczbie wewnętrznych połączeń elektrycznych pomiędzy nieobudowanymi układami scalonymi, głównie VLSI, połączonymi w dużą jednostkę funkcjonalną

8.PODZIAŁ UKŁADÓW MCM

a)MCM – C (Ceramics)

-Zbudowane z podłoży ceramicznych wielowarstwowych współwypalanych lub wielowarstwowych układów grubowarstwowych na podłożu ceramicznym

I)TFM- 850C-1000C Au Ag Cu

II)LTCC - 850C-1000C Au Ag Cu

III)HTCC – 1600C-1800C H W Mo

b)MCM – D (Deposition)

-Wytworzone przez osadzanie cienkich warstw metalicznych lub dielektrycznych na krzemie, diamencie, ceramice lub podłożu metalowym

c)MCM – L (Lamination)

-Wykonane podobnie jak laminatowe wielowarstwowe obwody drukowane
9.Zalety układów LTCC

a)NISKI KOSZT

- wykorzystanie istniejących urządzeń

- niskie nakłady na inwestycje

- duża wydajność

b) NIEZAWODNOŚĆ

c)BARDZO DOBRE WŁAŚCIWOŚCI

- elektryczne

- mechaniczne

- cieplne

d) ŁATWOŚĆ WYTWARZANIA

- krótki czas od projektu do wyrobu

- stosowanie typowych metod CAD

e)SCALANIE ELEMENTÓW

- struktura monolityczna

- dołączanie elementów

- moduły 3D ELASTYCZNOŚĆ

- łatwość przystosowania do różnych wymagań

10.Rozwój LTCC

I generacja

- ścieżki przewodzące

II generacja

- ścieżki przewodzące

- elementy bierne (R, L, C)

III generacja

- ścieżki przewodzące

- elementy bierne (R, L, C)

- czujniki i przetworniki (mikrosystemy)

11.ZASTOSOWANIE TLCC:

-Telefonia komórkowa 0,9 - 1,9 GHz

-Układy Bluetooth 2,4 GHz

-Radar

-czujniki temperatury

-układy grzejne

- układy chłodzące

- czujniki przepływu gazu i cieczy

- czujniki ciśnienia

-czujniki siły

- mikrozawory

- mikropomp

-mikrosystemy przepływowe

-mikroreaktor komorowy

-Miniaturowe generatory termoelektryczne

- ogniwa paliwowe

- fotonika

- obudowy MEMS i MOEMS

- struktury 3D

12.PROCES WYTWARZANIA W KRZEMIE UKLADOW SCALONYCH

-wzrost kryształów krzemu i przygotowanie podłoża
-dyfuzja

-utlenianie

-litografia

-implantacja jonów

-dyfuzja

-epitaksja

-metalizacja

-pomiary

-obudowa

13.STRUKTURA KRYSTALICZNA

-faza krystaliczna to stan skupienia materii, w którym cząsteczki lub atomy nie mają pełnej swobody przemieszczenia się w objętości kryształu- zajmują one ściśle określone miejsce w budowie kryształu i mogą one jedynie drgać w określonym miejscu. Kryształ w odróżnienia od ogólnie postrzeganego ciała stałego posiada symetrie translacyjną która odróżnia go od ciała amorficznego.

14.METODY WZROSTU KRYSZTAŁÓW ZE STOPÓW:
-metoda czochralskiego / zamykana cieczą

-metoda Birdgama/kierunkowa krystalizacja

-strefowe topnienie i krystalizacja metodą przesuwającej się strefy topnienia

15. METODA CZOCHRALSKIEGO:

a)Warunki

- materiał musi się topić nie zmieniając składu

- materiał nie może się rozkładać przed stopieniem

-nie mogą zachodzić przemiany fazowe w stanie stałym

-materiał nie może mieć dużej prężności par

b) Na proces wzrostu wpływają:

-szybkość wyciągania

-temperatura stopu

-prędkość obrotu

c)Zalety:

-wzrost zachodzi na nie ograniczonej powierzchni

-można hodować duże kryształy

-można hodować kryształy o wysokiej jakości strukturalnej

-dobra jednorodność właściwości materiału

-można oglądać kryształ podczas wzrostu

16. METODA BIRDGAMA

a)Zalety:

-prostota

-mały stres termiczny

-mała ilość dyslokacji indukowanych naprężeniami

-kształty mogą być osadzone w zamkniętych ampułach – łatwość kontrolowania stechiometrii stopu lotnych składników

b)Wady:

-wzrost jest ograniczony kształtem ampuły

- ciężko obserwować zarodkowanie

-mało wydajny proces

17.PODSTAWOWE ETAPY WYTWARZANIA PODŁOŻY

-wzrost kryształów - kształtowanie - cięcie płytek- zaokrąglanie krawędzi – trawienie – polerowanie- mycie – kontrola – pakowanie

18.TECHNIKI EPITKSJI

-Epitaksja z fazy ciekłej LPE

- Epitaksja z fazy gazowej VPE

- Epitaksja ze związków metaloorganicznych MOVPE

- Epitaksja ze związków molekularnych MBE

- Epitaksja z warstw atomowych ALE

19. MOVPE

a) –wykorzystuje dużą lotność składników związków metaloorganicznych

b)Zalety:

-precyzyjna kontrola grubości i wł. Szerokiego spektrum warstw epitaksyjnych

-łatwo skalowana

20. PÓŁPRZEWODNIKI

-Półprzewodnik typu n (duża koncentracja elektronów w paśmie przewodnictwa)

-Półprzewodnik typu p (duża koncentracja dziur w paśmie walencyjnym)

21.Dyfuzja

– aktywowany termicznie proces rozprzestrzeniania się atomów domieszki w

półprzewodniku

a)Pozwala kontrolować:

- typ przewodnictwa (w zależności od rodzaju domieszki)

- rezystywność warstwy (w zależności od parametrów procesu tj.: czas, temperatura, ilość domieszki i in. )

- inne własności półprzewodnika tj.: parametrów elektrycznych ( np. czas życia nośników ) oraz fizykochemicznych ( np. prędkość trawienia )

Dyfuzja domieszek do półprzewodnika może być: selektywna lub nieselektywna (realizowana przez okna wytworzone w SiO2 ) Do krzemu proces prowadzony jest w piecach oporowych w wysokiej temperaturze(~1000oC)

b)Proces dyfuzji (w zależności od sposobu dostarczania domieszki):

- dyfuzja ze źródła nieskończonego – domieszka jest dostarczana do powierzchni podłoża bez ograniczeń (stała koncentracja atomów)

- dyfuzja ze źródła skończonego – stała suma liczby atomów w płytce i na jej powierzchni (półprzewodnik jest grzany w atmosferze obojętnej aby spowodować redystrybucji domieszki, z warstwy powierzchniowej do podłoża, w celu uzyskania

wymaganego profili koncentracji domieszki)

22.Implantacja jonów

- Wysokoenergetyczne jony domieszek bombardują powierzchnię podłoża

-Głębokość wnikania atomow domieszki (100A - k*mm) zależy od dozy i energii procesu

- Implantacja uszkadza strukturę krystaliczną podłoża

-Podczas implantacji: temperatura pokojowa, wygrzewanie po implantacji: 900-1000°C (w celu aktywacji domieszki i regeneracji struktury krystalicznej)

-Można modelować głębokość wnikania i profil domieszki

23.Trawienie

- usuwanie w sposób precyzyjnie kontrolowany materiału półprzewodnikowego lub wytworzonej na nim warstwy dielektryka, lub metalu

a)Kontroluje się:

-głębokość trawienia (grubość usuwanej warstwy)

-jego obszar (kształt i rozmiary)

b)Selektywność: zdolność trawienia wybranego materiału bez ubytków innych, znajdujących się na tej samej płytce. Czasem trawią się jednocześnie różne materiały, ale z różną szybkością.

c)Mokre trawienie Stosuje się roztwory reagujące z materiałem leżącym pod warstwą rezystu ale nie z rezystem

d)Suche trawienie Stosuje się zjonizowane gazy reagujące z materiałem leżącym pod warstwą rezystu ale nie z rezystem

e)Izotropowość: równomiernie we wszystkich kierunkach

f)Anizotropowość: z różną szybkością w różnych kierunkach

24.Kontakt liniowy (omowy) do połprzewodnika typu n

Po zetknięciu metali i półprzewodnika elektrony z metalu będą przechodzić do półprzewodnika, bo maja mniejszą pracę wyjścia

25.kontakt prostujący – Schottky’ego do pp. typu n

Po zetknięciu metalu i półprzewodnika elektrony z pasma przewodnictwa półprzewodnika będą przechodzić do metalu, bo maja mniejszą pracę wyjścia

26.Metody nanoszenie cienkich warstw metalicznych

a)Fizyczne osadzanie z fazy gazowej (PVD)

• Termiczne odparowanie

-Odparowanie metalu w próżni (termiczne lub z działa elektronowego)

-Niskie ciśnienie (do 10-7 Tr) zwiększa średnią drogę swobodną cząstek

- Grzane podłoże

-Nie można parować W, Ta, Ti

-Źródło punktowe

-Bazuje na sublimacji

- Szybsza niż rozpylanie

- Nie uszkadza powierzchni

- Prosta

- Trudna do kontroli

- Ograniczone (laboratoryjne) zastosowanie (metale, „egzotyczne” materiały)

• Rozpylanie

-Można kontrolować szereg parametrów procesu

- Można rozpylać wiele materiałów

- Dobra adhezja

-Skomplikowane i drogie urządzenia

-Możliwość uszkodzenia powierzchni podłoża

- Osadzanie elektrolityczne

(+)Rożne metale (Au, Ni, itp.)

(+) Szybka > 10 mm

(+) Powstawanie bąbli wodoru

(-) Trudno osadzać sub-mm warstwy

(-) Niezbędna warstwa zwierająca

25. Nanoszenie rezystu

- Przed naniesieniem rezystu podłoże jest myte w celu usunięcia z powierzchni zanieczyszczeń takich jak: pyłki, składniki

organiczne lub metaliczne

- Fotorezyst jest nanoszony metodą nawirowania (spin-coat). Na wirowce podłoże jest przysysane próżniowo. Wirowanie rezystu trwa 30 s. Prędkość obrotowa ~ 3000–7000 obr/min

-Mała ilość rezystu jest aplikowana na płytkę. Obroty wirówki rozprowadzają rezyst równomiernie po powierzchni podłoża. Następnie rezyst jest suszony na płytce grzejnej „hotplate” w celu odparowania rezystu i utwardzenia jego powierzchni

26. Rodzaje procesów litografii

-Rezyst pozytywowy

-Rezyst negatywowy

-Lift-off

• Naświetlanie rezystu

• Nanoszenie metalu

• Usuwanie rezystu i leżącego na nim metalu

• Możliwość formowania grubych i wąskich metalowych linii

• Nie uszkadza powierzchni tlenku