Н. Э. Баумана Москва | 2007 Производственные наукоемкие технологии Ответы на экзаменационные билеты

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Вопрос 1

Для формирования тонких пленок на подложке широко используются 3 метода осаждения, все из которых основаны на осаждении из газовой фазы:

1.Химическое осаждение из газовой фазы при атмосферном давлении.

2.Химическое осаждение из газовой фазы при низком давлении.

3.Плазменное химическое осаждение.

Процесс происходит при давлении от 0,2-2 Тор (мм.рт.ст.), поток газа от 1-10 см³/сек и температуре 300…900^оС.

Химическое осаждение из газовой формы широко применяется для получения тонких пленок из SiO₂(SiN₄) и поликремния. Однако пленки из SiO₂, полученные методом химического осаждения не всегда могут заменить пленки, выращенные термическим способом, поскольку последние обладают более высокими электрическими и механическими свойствами, поэтому оксиды, осажденные в газовой фазе, часто сочетаются с пленками полученными методом термоокисления, т.е. вначале проводится термоокисление, а затем для получения более толстого слоя проводят осаждение из газовой фазы.

Пленки из SiO₂могут быть осаждены несколькими способами в результате реакции между различными газами. Наиболее распространен метод, основанный на реакции между силаном (SiН₄) и кислородом

Аналогичным образом можно формировать пленки из SiN₄ в установках химического осаждения при средних температурах и низком давлении или в установках плазменного химического осаждения

Камера реактора
Держатель подложек
Трехзонная печь
Подложки

- дихлорсилан

Вопрос 2

Т
Р

Si (1)

Al (2)

Au (3)

4
ермокомпрессионная микросварка.
В термокомпрессионной микросварке используется инструмент в форме клина.

1 – кремниевая подложка
2 – контактная площадка
3 – золотая проволока
4 – инструмент
Чтобы осуществить приваривание, нужно очень точное позиционирование.
Параметры: P, T, t подбираются экспериментально.
P – такое, чтобы степень пластической деформации в зоне соединения
составляла около 75%, T для Si+Al+Au ≤ 400. t – несколько секунд.

В случае необходимости точного совмещения проволоки с инструментом и площадкой применяют инструмент с центральным/боковым капилляром. Проволоку продевают в капилляр, потом перерезают горелкой и подтягивают шарик к отверстию. В результате пластических деформаций сварное соединение приобретает вид шляпки гвоздя. Соединение не в нахлест. а во втык. Установки бывают 3 типов (с нагревом инструмента – термоудар, предметного столика, обоих - качество).

Билет 18

Классификация методов изготовления МЭМС
Тепловые датчики (термомеханические, терморезистивные, термопары)

1 вопрос

Всего существует множество методов микрообработки, из которых базовыми являются:

Объёмная микрообработка
Поверхностная микрообработка
ЛИГА-технология

Также могут быть использованы литографические методы, например МСЛ (микростерео литография для изготовления сложных трехмерных структур)

Указанные способы микрообработки могут комбинироваться между собой. Базовая МЭМС технология в качестве основного материала использует кремний, групповая технология обработки разработана при изготовлении интегральных схем, т.е. технология изготовления ИС (интегральных схем) с некоторыми изменениями может быть перенесена на изготовление МЭМС.

2 вопрос

^ Тепловые датчики

Термомеханические

Основаны на том, что все материалы имеют разные коэффициенты термического расширения. Если два материала соединены в структуру типа «сэндвич» и претерпевают температурные изменения, то будет наблюдаться изгиб. На этом основана работа обычного биметаллического детектора.

Терморезистивные

Работа терморезистивных датчиков основана на том, что удельное сопротивление большинства материалов изменяется в зависимости от температуры и может быть представлено в виде уравнения:

, a и b – коэффициенты постоянные для каждого используемого материала, где ₀ – удельное сопротивление при исходной температуре.

Сопротивление большинства Ме увеличивается при повышении температуры. Сопротивление некоторых материалов (углерода) используемых в темрорезисторах (термисторах) уменьшается при повышении температуры. Они не столь линейны как платина, но часто дешевле в изготовлении и проще интегрируются с другими элементами МЭМС (в датчиках давления присутствуют пьезорезисторы, расположенные по краям мембраны и терморезисторы, расположенные сбоку, что позволяет затем при определении давления компенсировать температурную погрешность схемным путём).

Термопара

Наиболее распространенный тепловой преобразователь. Состоит из перехода между двумя разными материалами и измеряют зависящие от температуры напряжения, которые создаются на переходе.

Билет 17