Курсовая работа: Установка анизотропного травления кристаллического кремния

Готовая курсовая работа, которая была защищена в 2011-м году

Проект курсовой

На тему: «Установка анизотропного травления кристаллического кремния»

Расчетно-пояснительная записка

Москва, 2011 г.

Техническое задание

Реферат

Графическую часть курсового проекта составляют 4 листа формата A1, выпол­ненных ПК с помощью программы AutoCAD 2011.

Расчетно–пояснительная записка выполнена в среде Microsoft Word 2010 и содержит 28 страниц машинного текста, 20 рисунков и 10 таблиц.

В проекте разработана система автоматического управления установки анизотропного травления, которая позволяет:

• автоматически управлять процессом залива/слива раствора травителя
• контролировать нагрев раствора травителя
• реализовать метод электрохимического стоп-травления с контролем потенциала, приложенного к подложке.

Курсовой проект выполнен в следующем объеме:

• процессная модель (алгоритм работы системы управления установкой)
• комплексная принципиальная схема (КПС) установки, включающая разработку КПС механической части и КПС систем энергообеспечения и управления; схема соединений; экран монитора персонального компьютера.
• Принципиальная электрическая схема. Соединение всех основных элементов САУ

В расчетно-пояснительной записке приведены необходимые пояснения, описания и отражены принципы построения САУ установки. Расчетно-пояснительная записка содержит следующие подразделы:

• описание работы установки
• описание процессной модели работы установки (выбор основных целевых процессов, сервисных процессов и процессов коррекции цели)
• описание комплексной принципиальной схемы установки
• подбор датчиков, исполнительных элементов установки и ее САУ (произведены необходимые расчеты)
• описание принципиальной электрической схемы

Оглавление

Техническое задание………………………………………………………………… 1

Реферат. 2

Оглавление. 3

Введение. 4

Анизотропное жидкостное химическое травление. 4

Методы контролируемой остановки травления. 5

Самотормозящиеся методы травления. Электрохимическое стоп- травление с обратно смещенным p – n переходом.. 5

Установка анизотропного травления. 7

Описание процессной модели. 8

Комплексная принципиальная схема установки. 10

Информационный поиск датчиков и исполнительных элементов машины и ее САУ, описание целевого, механического и информационного интерфейса этих элементов ОЭ.. 11

Датчик температуры.. 11

Кондуктометрический датчик уровня. 11

Перистатический насос. 12

Частотный преобразователь. 13

Нагревательная система. 16

Управляемый источник питания. 18

Модуль управления и индикацииEL-U3-27. 20

Процессорная плата CPU188-5MX.. 21

Расчет АЦП.. 22

Клеммные платы (TB10/TB20/TB26/TB34) 23

Плата терминальная с опторазвязкой (TBI-24/0C) 23

Плата терминальная с опторазвязкой (TBI-0/24C) 24

Система энергообеспечения. 25

Расчет требуемой мощности источника постоянного тока. 25

Блоки питания. 26

Силовой модуль. 26

Заключение. 27

Список литературы.. 28

Введение

В результате развития, достигнутого в технологиях производства интегральных микросхем, анизотропное травление кремния используется совместно с различными технологиями микрообработки для производства широкого круга изделий микросистемной техники. Примерами таких изделий служат датчики давления, датчики ускорения, нанозонты, микрозеркала, микронасосы и другие.

В данном проекте рассмотрена установка анизотропного травления для формирования упругого элемента датчика давления.

Широкое применение анизотропного травления обусловлено не только его легкостью в использовании и низкой стоимостью, а также тому факту, что данная технология обеспечивает довольно гладкую поверхность без физического разрушения структуры материала.

Анизотропное жидкостное химическое травление

При погружении кристаллического материала (такого как кремний) в щелочной или кислый раствор, в результате сложной химической реакции между поверхностными атомами и молекулами травителя происходит удаление материала с поверхности образца. Изменение исходной формы кристалла в процессе обработки указывает на анизотропность процесса травления, то есть процесс травления идет с разной скоростью для определенных кристаллографических плоскостей (рис. 1). Анизотропность жидкостного травления является наиболее значимым свойством, поскольку она обеспечивает низкую стоимость и точность обработки для производства трехмерных микроструктур с гладкими и полированными поверхностями. Именно благодаря этой особенности жидкостное травление наиболее широко применяется при обработке кремния.

Рис. 1. Профиль при анизотропном травлении.

Анизотропность процесса травления и качество получающихся поверхностей зависят от большого количества параметров. Наиболее значимыми из них являются концентрация раствора травителя и температура. К остальным параметрам относятся наличие металлических примесей в растворе (которые зависят от чистоты воды и травителя), использования спиртов (таких как изопропанол), окисляющих реагентов, которые добавляют в травильную ванну, концентрации кремния в растворе, присутствия растворенного кислорода, использования смещения потенциала, перемешивания, а также уровня кислородных примесей в самом материале.

Методы контролируемой остановки травления

Методы контролируемой остановки травления обеспечивают воспроизводимость геометрических параметров протравливаемой поверхности, что влияет на физико-механические параметры производимого изделия.

К настоящему моменту известно несколько методов контроля и обеспечения воспроизводимости толщины упругих элементов. Наиболее важным для них являются:

• контроль по времени травления;
• оптический способ;
• использование самотормозящих видов травления.