20 강의03강-서피스가&

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Surface micromachining ± Surface micromachining ; 희생층과 구조물 박막을 선택적으로 증착 및 식각하여 구조물을 부유시켜 소자를 제작하는 기술 ± 1980년대 초 미국 UC-Berkeley, 반도체 집적 회로 제조기술을 응용한 미세구조물 제작에 성 공. 다양한 미세기계요소 및 MEMS 제작기술로 발전됨. ± Bulk micromachining과 달리 기판 자체를 가 공하는 것이 아니라, 기판 위의 박막소재를 가 공하는 기술. 기판의 역할은 단순히 박막구조물 을 지지함. ² Surface micromachining은 반도체 집적회 로 제조기술에 기반을 두고, 미세기계요소와 전 자회로를 동일 칩 위에 동시에 제작한 기계-전 자 집적형태의 마이크로머신 실현을 가능케 함
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박막 증착 (Thin Film Deposition) Chemical Vapor Deposition ㆍ Polysilicon ㆍ Silicon nitride (Si 3 N 4 ) ㆍ Silicon dioxides (SiO 2 ) Thermal oxidation ㆍ Silicon dioxide Physical Vapor Deposition ㆍ Evaporation of Metals ㆍ Sputtering of metals, dielectrics
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Surface micromachining 기본공정 세부공정종류 박막형성 (deposition) 화학기상증착(CVD) 열증착(evaporation) 스퍼터링(sputtering) 산화(oxidation) 노광전사 (lithography) 자외선(UV)노광 묘화선(e-beam)노광 X선 노광 박막가공 (patterning) 습식식각 건식식각-플라즈마식각 스퍼터 식각 반응성 이온 식각(RIE)
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Micromachining a Cantilever Poly-Silicon Cantilever
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Surface micromachining Process Develop, PR제거 절연층 증착 노광 된 부분의 material 제거 Material층 증착 PR 코팅 나머지 감광막 제거 UV 노광 ± 기본 공정 ± 구조 박막 증착 ± 희생층 박막 증착 ± Release Etch
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Surface micromachining ± 같은 층에 패턴된 형상은 서로 간에 최소한 수um정도의 갭이 존 재, 결과적으로 서로 맞물리는 미세기계장치는 18세기의 장치와 동일한 공차를 가짐 Grain Mill Mechanism (18 세기) Micromachined Gear Mechanism
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Surface micromachining ± MEMS 시스템이 복잡해질수록 구조층의 수가 증가함. 2_Level 3_Level 4_Level 5_Level Advanced actuators Simple systems Advanced Sensors Simple Actuators Complex systems Simple Substrate (Sandia national laboratory)
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CVD (Chemical Vapor Deposition) ± 정의: 기체상태의 화합물을 분해한 후 화학적 반응에 의해 반도체 기판 위에 박막을 형성 하는 것. 종류 특성 압력/온도 APCVD 실리콘 에피, 산화막 및 질화막을 형성하는 공정 Throughput(작업량)이 높으나, 박막에 불순물이 많음, 다결정 실리콘, 실리콘 질화막(Si 3 N 4 ), 실리콘 산화막 (SiO 2 )을 증착하는 가장 경제적인 방법이며, 막질도 가장 좋다. 공정 초기에만 가능.
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