[LT] Išradimas priskiriamas mikroelektromechaninių sistemų (MEMS) klasei, konkrečiai mikroelektromechaninių jungiklių gamybai. Mikroelektromechaninio jungiklio gamybos būdas, kuriame ant didžiavaržio puslaidininkinio padėklo (1) formuoja elektrodus, užneša aukojamąjį sluoksnį, kurį padengia mechaniškai atsparia medžiaga, iš kurios formuoja gembę (5), išėsdinant po ja aukojamąjį sluoksnį, tiesioginės fotolitografijos būdu gembės (5) atramos (7) srityje formuoja fraktalines mikrostruktūras, kur elektroniniu būdu užgarina aliuminio sluoksnį, jame išėsdina kaukę, kelis kartus pakaitomis atliekant skystinį izotopinį ir sausąjį anizotropinį išėsdinimus ir galiausiai išėsdina aliuminio sluoksnį, po to atvirkštinės fotolitografijos būdu formuoja ištakos (2), užtūros (3) ir santakos (4) elektrodus, kur ant padėklo (1) užneša fotorezistą, sudaro jame elektrodų piešinį ir ant viso fotorezisto sluoksnio vakuuminio garinimo elektrodų pluošteliu metodu formuoja chromo dangą, kurią vakuuminio termorezistyvinio garinimo būdu padengia aukso sluoksniu, o ant fotorezisto užgaravusius metalų sluoksnius pašalina organiniame tirpiklyje, po to ant viso padėklo paviršiaus elektronų pluošteliu metodu užgarina aukojamąjį vario sluoksnį, kuriame atlieka dalinį vario paėsdinimą kontaktinėms gembės viršūnėlėms (6) suformuoti, o gembės atramos (7) srityje tiesioginės fotolitografijos būdu atlieka gilų vario ėsdinimą ir atidengia kontaktinį aukso sluoksnį, po to atvirkštinės fotolitografijos būdu formuoja gembę (5), kur vakuuminio garinimo elektronų pluošteliu metodu sudaro aukso sluoksnį, ant kurio auginaelektrocheminę nikelio dangą ir galutinai išėsdina aukojamąjį vario sluoksnį.
[EN] Invention relates to a class of microelectromechanical systems (MEMS), to be more precise to the manufacturing technology of microelectromechanical switches. Seeking to increase reliability and durability of microelectromechanical switches, fabrication method of microelectromechanical switch starts from formation of microstructures in the support area (7) of microcantilever structure (5) by patterning and etching, using a combination of wet and reactive ion etching processes, a layer of deposited aluminium. Further, source (2), gate (3) and drain (4) electrodes are formed on the substrate (1) by deposition of chrome under layer by electron - beam evaporation and subsequent resistive evaporation of gold layer a top of the chrome layer, following pattering of the electrodes using lift - off lithography. Next, electron - beam evaporation is used to deposit a sacrificial copper layer over the whole area of the substrate (1). Then pattering of the copper is partially etched to define the contact tips (6) of the microcantilever structure (5) following by complete etching of the copper, thereby uncovering the layer of gold in the support area (7). Subsequently the mask is defined in the sector of microcantilever structure (5) by photoresist pattering on the top of the sacrifical copper layer following the lift - off lithography of the electron - beam evaporated gold layer. Afterwards, the photoresist is spun and patterned once again in the same sector and nickel layer is electroplated thereby producing microcantilever structure (5). Finally, the sacrificial copper layer is removed away to release the free- standing microcantilever structure (5).
[0001] Išradimas priskiriamas mikroelektromechaninių sistemų ( MEMS) klasei, konkrečiai mikroelektromechaninių jungiklių gamybai.
[0002] Yra žinomas mikroelektromechaninio jungiklio gamybos būdas, kuriame gembė elektrocheminiu būdu yra formuojama iš daugiasluoksnių metalo plėvelių
[0003] Yra žinomas mikroelektromechaninių jungiklių gamybos būdas, kuriame ant pusiau izoliuojančio galio arsenido padėklo formuoja aukojamąjį poliimido sluoksnį, virš kurio žematemperatūrine ( T = 2500 C) plazma, aktyvuoto cheminio nusodinimo iš garų fazės būdu, formuoja iš silicio dioksido gembę, ku-ri yra gaunama išėsdinus ir išgarinus atitinkamą dalį po ja esančio aukojamojo poliimido sluoksnio. Išlikusi dalis atlieka gembės atramos funkciją (žiūr. JAV pa-tentą Nr. 5578976, HOI P 1/10, 1996).
[0004] Aprašytasis mikroelektromechaninių jungiklių gamybos būdas kaip ir ana-logas turi tam tikrų trūkumų. Jo gamyboje naudojama daug technologinių žings-nių, labai sudėtingi gamybos procesai, gembės formavimui naudoja nepakanka-kamai atsparią medžiaga, taip pat gembė yra nepatvari dėl mažo atramos kon-taktavimo ploto, ko pasekoje sumažėja gaminio patikimumas ir ilgaamžiškumas.
[0005] Nurodytas tikslas pasiekiamas tuo , kad mikroelektromechaninio jungiklio gamybos būdas, kuriame ant didžiavaržio puslaidininkio padėklo formuoja elektrodus, užneša aukojamąjį sluoksnį, kurį padengia mechaniškai atsparia medžiaga, iš kurios formuoja gembę, išėsdinant po ja aukojamąjį sluoksnį. Remiantis išradimu, tiesioginės fotolitografijos būdu gembės atramos srityje formuoja fraktalines mikrostruktūras, kur elektroniniu būdu užgarina aliuminio sluoksnį, jame išėsdina kaukę,kelis kartus pakaitomis atliekant skystinį izotropinį ir sausąjį anizotopinį išėsdinimus ir galiausiai išėsdina aliuminio sluoksnį, po to atvirkštinės fotolitografijos būdu formuoja ištakos, užtūros ir santakos elektrodus, kur ant padėklo užneša fotorezistą sudaro jame elektrodų piešinį ir ant viso fotorezisto sluoksnio vakuuminio garinimo elektronų pluošteliu metodu formuoja chromo dangą kurią vakuuminio termorezistyvinio garinimo būdu padengia aukso sluoksniu, o ant fotorezisto užgaravusius metalų sluoksnius pašalina organiniame tirpiklyje, po to ant viso padėklo paviršiaus elektronų pluošteliu metodu užgarina aukojamąjį vario sluoksnį, kuriame atlieka dalinį vario paėsdinimą kontaktinėms gembės viršūnėlėms suformuoti, o gembės atramos srityje tiesioginės fotolitografijos būdu atlieka gilų vario ėsdinimą ir atidengia kontaktinį aukso sluoksnį, po ko atvirkštinės fotolitografijos būdu formuoja gembę, kur vakuuminio garinimo elektronų pluošteliu metodu sudaro aukso sluoksnį, ant kurio augina elektrocheminę nikelio dangą ir galutinai išėsdina aukojamąjį vario sluoksnį.
[0006] Išradimas paaiškinamas 1 brėžinyje, kuriame pavaizduota mikroelektromechaninio jungiklio schema.
[0007] Mikroelektromechaninis jungiklis susideda iš padėklo 1, ištakos 2, užtūros 3 ir santakos 4 elektrodų, ir gembės 5, kurios laisvajame gale yra kontaktines viršūnėles 6 ir kuri yra pritvirtinta prie padėklo per atramą 7, turinčią fraktalines mikrostruktūras . Mikroelektromechaninis jungiklis yra valdomas sudarius įtampą tarp užtūros 3 ir gembės 5, tokiu būdu sukuriama elektrostatinė jėgą kuri pritraukią gembę 5 prie santakos elektrodo 4 ir tokiu būdu uždaro grandinę. Pašalinus įtampą gembės 5 tamprumo jėgos grąžina ją į pradinę padėtį ir taip atjungia grandinę.
[0008] Mikroelektromechaninio jungiklio gamybos būdas realizuojamas sekančiai.
[0009] Puslaidininkio padėklas 1 valomas chemiškai organiniuose tirpikliuose bei deguonies ir azoto dujų mišinio plazmoje. Tiesioginės fotolitografijos būdu ant puslaidininkio padėklo 1 , gembės 5 atramos 7 srityje formuojamos fraktalinės mikrostruktūros. Kad tai atlikti, ant puslaidininkio padėklo 1 elektroniniu būdu už-garinamas aukojamasis 100 nm storio aliuminio sluoksnis. Aliuminio sluoksnyje išėsdinama(ėsdiklis-Cr203:NH4F:H20)kaukė fraktalinėms mikrostruktūroms gauti. Derinant skystinį izotropinį bei sausą anizotropinį (reaktyvų joninį) ėsdinimus ( kelis kartus keičiant ėsdinimo metodą) silicyje suformuojamos laiptuotų piramidžių formos didelio efektyvaus paviršiaus ploto fraktalinės mikrostruktūros. Skystinis izotropinis ėsdinimas silicio padėkle 1 atliekamas naudojant Sirtlo ėsdiklį
[0010] ( HF:HN03:C2H4C>2), o anizotropinis ėsdinimas atliekamas SF6/N2 reakyviųjų dujų aukštojo dažnio plazmoje. Tokiu būdu suformuotos fraktalinės mikrostruktūros žymiai pagerina gembės 5 ir padėklo 1 sukibimą Toliau ėsdiklyje pašalinamas aliuminio sluoksnis ir padėklas dar kartą valomas chemiškai organiniuose tirpikliuose bei deguonies ir azoto dujų mišinio plazmoje. Tuomet, atvirkštinės fotolitografijos būdu ant pulaidininkio padėklo suformuojami ištakos 2, užtūros 3, ir santakos 4 elektrodai. Tam atlikti, ant padėklo užnešamas fotorezistas ir jame formuojamas ištakos 2, užtūros 3 ir santakos 4 elektrodų piešinys.Vakuuminio
[0011] garinimo elektronų pluošteliu metodu suformuojama 30 nm storio chromo danga. Ant chromo dangos vakuuminio termorezistyvinio garinimo būdu užgarinamas 200 nm storio aukso sluoksnis. Ant fotorezisto užgaravę metalų sluoksniai "nusprogdinami" virinant organiniame tirpiklyje ( dimetilformamide ). Ant viso padėklo paviršiaus elektronų pluošteliu užgarinamas aukojamasis 3000 nm storio vario sluoksnis. Tiesioginės fotolitogtagijos būdu aukojamajame sluoksnyje atliekamas dalinis vario paėsdinimas, skirtas kontaktinėms gembės viršūnėlėms 6 suformuoti. Toliau tiesioginės fotolitografijos būdu aukojamajame sluoksnyje, gembės 5 atramos 7 srityje, atliekamas gilus vario ėsdinimas ( ėsdiklis - H2S04: Cr03: H20 ), atidengiant kontaktinį aukso sluoksnį. Po to, atvirkštinės fotolitografijos būdu suformuojama gembė 5. Kad tai atlikti, vakuuminio garinimo elektronų pluošteliu būdu gembės 5 srityje suformuojamas 200 nm storio aukso sluoknis. Tada, fotoreziste su tuo pačiu fotošablonu formuojamas gembės 5 piešinys ir ant laidaus aukso paviršiaus auginama 3000 nm elektrocheminė nikelio danga. Elektrodų kontaktas užtikrinamas per padėklo 1 kraštuose me-chaniškai atidengtą vario sluoksnį, kuris dengia visą paviršių ir turi kontaktą su aukso sluoksniu gembės formavimo srityje. Gembei formuoti naudojami tokie nikelio elektrocheminio nusodinimo rėžimai: katodinės srovės tankis jk = 5 A/dm2, T= 45-60°C, sulfamatinis elektrolitas Ni(NH2S03)2;: 4H2O, pH=3,6-4,2. Galiausiai išėsdinamas ( ėsdiklis H2SO4: CrŪ3: H2O ) aukojamasis sluoksnis .
[0012] Daugkartiniai tyrimai parodė, kad palyginus su prototipu, gembės formavimui panaudota mechaniškai atsparesnė medžiaga (nikelis vietoj silicio dioksido) ženkliai padidina jungiklio ilgaamžiškumą o padėkle , gembės atramos srityje suformuotos fraktalinės mikrostruktūros padidina efektyvųjį gembės kon-taktavimo plotą ir tokiu būdu užtikrina žymiai geresnę adheziją ko pasekoje padidėja jungiklio patikimumas ir ilgaamžiškumas.
Mikroelektromechaninio jungiklio gamybos būdas , kuriame ant didžiavaržio puslaidininkio padėklo formuoja elektrodus, užneša aukojamąjį sluoksnį, kurį padengia mechaniškai atsparia medžiaga, iš kurios formuoja gembę, išėsdinant po ja aukojamąjį sluoksnį, besiskiriantis tuo, kad tiesioginės fotolitografijos būdu gembės atramos srityje formuoja fraktalines mikrostruktūras, kur elektroniniu būdu užgarina aliuminio sluoksnį, jame išėsdina kaukę, kelis kartus pakaitomis atlieka skystinį izotropinį ir sausąjį anizotropinį išėsdinimus ir galiausiai išėsdina aliuminio sluoksnį, po to atvirkštinės fotolitografijos būdu formuoja ištakos, užtūros ir santakos elektrodus, kur ant padėklo užneša fo-torezistą sudaro jame elektrodų piešinį ir ant viso fotorezisto sluoksnio vakuuminio garinimo elektronų pluošteliu metodu formuoja chromo dangą, kurią vakuuminio termorezistyvinio garinimo būdu padengia aukso sluoksniu, o ant fotorezisto užgaravusius metalų sluoksnius pašalina organiniame tirpiky-je, po to ant viso padėklo paviršiaus elektronų pluošteliu metodu užgarina au-kojamąjį vario sluoksnį, kuriame atlieka dalinį vario paėsdinimą kontaktinėms gembės viršūnėlėms suformuoti, o gembės atramos srityje tiesioginės fotolitografijos būdu atlieka gilų vario ėsdinimą ir atidengia kontaktinį aukso sluoksnį, po ko atvirkštinės fotolitografijos būdu formuoja gembę, kur vakuuminio garinimo elektronų pluošteliu metodu sudaro aukso sluoksnį, ant kurio augina elektrocheminę nikelio dangą ir galutinai išėsdina aukojamąjį vario sluoksnį. 1 a.p.,1 brėž.
Mikroelektromechaninio jungiklio gamybos būdas , kuriame ant didžiavaržio puslaidininkio padėklo formuoja elektrodus, užneša aukojamąjį sluoksnį, kurį padengia mechaniškai atsparia medžiaga, iš kurios formuoja gembę, išėsdinant po ja aukojamąjį sluoksnį, besiskiriantis tuo, kad tiesioginės fotolitografijos būdu gembės atramos srityje formuoja fraktalines mikrostruktūras, kur elektroniniu būdu užgarina aliuminio sluoksnį, jame išėsdina kaukę, kelis kartus pakaitomis atlieka skystinį izotropinį ir sausąjį anizotropinį išėsdinimus ir galiausiai išėsdina aliuminio sluoksnį, po to atvirkštinės fotolitografijos būdu formuoja ištakos, užtūros ir santakos elektrodus, kur ant padėklo užneša fo-torezistą sudaro jame elektrodų piešinį ir ant viso fotorezisto sluoksnio vakuuminio garinimo elektronų pluošteliu metodu formuoja chromo dangą, kurią vakuuminio termorezistyvinio garinimo būdu padengia aukso sluoksniu, o ant fotorezisto užgaravusius metalų sluoksnius pašalina organiniame tirpiky-je, po to ant viso padėklo paviršiaus elektronų pluošteliu metodu užgarina au-kojamąjį vario sluoksnį, kuriame atlieka dalinį vario paėsdinimą kontaktinėms gembės viršūnėlėms suformuoti, o gembės atramos srityje tiesioginės fotolitografijos būdu atlieka gilų vario ėsdinimą ir atidengia kontaktinį aukso sluoksnį, po ko atvirkštinės fotolitografijos būdu formuoja gembę, kur vakuuminio garinimo elektronų pluošteliu metodu sudaro aukso sluoksnį, ant kurio augina elektrocheminę nikelio dangą ir galutinai išėsdina aukojamąjį vario sluoksnį. 1 a.p.,1 brėž.