cấu trúc và mô phỏng qui trình chế tạo thanh cantilever qua IntelliFab

cấu trúc và mô phỏng
qui trình chế tạo
thanh cantilever qua IntelliFab
NHÓM SỐ 3
CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VI MẠCH ĐIỆN TỬ
1. ĐÔI NÉT VỀ THANH CANTILEVER

Mô hình thanh cantilever như một lò xo treo thẳng
đứng (như hình)
1. ĐÔI NÉT VỀ THANH CANTILEVER

Như vậy độ cứng của thanh cantilever sẽ tương
ứng với độ cứng của một lò xo mà có thể tính được
từ biên độ dịch chuyển (deflection) của thanh
cantilever tại điểm đặt tải.

Thanh cantilever dao động với một tần số cố định,
khi hạt va chạm với thanh cantilever, khiến tần số
thay đổi, từ đó ta tính ra được khối lượng của hạt.
2. Nguyên tắc thiết kế

Để minh họa cho lợi thế của thanh Cantilever nano
áp trở, độ nhạy dịch chuyển và lực dò nhỏ nhất
được minh họa như sau. Đối với một thiết bị có
hình dạng được minh họa trong hình 1, độ nhạy
dịch chuyển được định nghĩa là sự thay đổi của
điện trở ứng với độ lệch của thanh cantilever, được
cho trong biểu thức:
2. Nguyên tắc thiết kế

Với l và t là chiều dài và độ dày của thanh

cantilever, wleg và lleg là chiều rộng và chiều dài
của chân nối, R là điện trở của vùng cảm biến của
thanh nano cantilever, πl là hệ số áp trở theo chiều
dọc, β là hệ số tỉ lệ, so với mẫu áp trở với độ dày
nhất định. Hệ số lò xo được tính xấp xỉ như sau:
2. Nguyên tắc thiết kế

Với w là chiều rộng của thanh cantilever. Nếu tỉ lệ
giữa các thông số hình học của thanh cantilever là
hằng số, thì hệ số lò xo giảm khi kích thước của
thanh cantilever giảm. Tuy nhiên, độ nhạy của
thanh cantilever được cải thiện khi ta giảm kích
thước của nó.
2. Nguyên tắc thiết kế

Lực tối thiểu (Fmin) có thể phát hiện, được đo bởi
cảm biến nhiễu, phát ra từ nhiễu cơ nhiệt của thanh
cantilever và nhiễu điện nhiệt của áp trở. Trong
trường hợp lý tưởng, nhiễu cơ nhiệt lớn hơn rất
nhiều so với nhiễu điện nhiệt, và lực dò nhỏ nhất
cho bởi:
2. Nguyên tắc thiết kế

Với kB là hằng số Boltzmann, T là nhiệt độ tuyệt đối, f0 là tần
số cộng hưởng của thanh cantilever, Q là hệ số chất lượng, và
∆f là băng thông của hệ thống phát hiện. Tần số cao và thấp
của hằng số lò xo có thể đạt được bằng cách giảm kích thước
của thanh cantilever, giúp đo được những lực nhỏ hơn. Hơn
nữa, Q của thanh cantilever là ảnh hưởng tối thiểu của áp suất
xung quanh so với vi tỉ lệ của những phần khác, vì không khí

ẩm ít ảnh hưởng lên những thanh cantilever nhở hơn. Hình 1
cho thấy sơ đồ cấu trúc của mẫu cantilever áp trở. Trong thiết
kế này, chiều dày được chọn là 100nm, chiều dài từ 2.5µm đến
20µm.
3. Chế tạo:

Quy trình chế tạo thanh nanocantilever áp trở được
thể hiện trong hình 2. Nguyên liệu bắt đầu là chất
nền SOI với điện trở cao theo hướng (1 0 0) 100nm
bề dày hoạt động của lớp silicon, bề dày của lớp
oxit phủ và xử lý (BOX) tương ứng là 200nm và
300µm.
3. Chế tạo:

Boron (B153 from Filmtronics Inc.) là nguồn sử
dụng phổ biến, quá trình khuếch tán xảy ra ở nhiệt
độ 1173 oK trong 5s sử dụng kỹ thuật luyện nhanh
(RTA) như hình 2(a). Các mẫu của nanocantilever
được khắc lên tấm chống ăn mòn EB (SAL
601SR7) bằng kĩ thuật bắn chùm electron quang
khắc (EB).
3. Chế tạo:

Tấm chống EB được pha loãng đến 50% để giảm độ
dày của nó và tăng độ phân giải của EB khi quang
khắc. Chùm tia electron tốc độ cao (FAB) sử dụng
khí ăn mòn SF6 để tạo nên thanh cantilever với tấm
chống ăn mòn EB có công dụng như mặt nạ, hình
2(c). Điện cực nhôm được tạo thành từ phương
pháp phun và quá trình lift-off. Quá trình thiêu kết

được thực hiện ở 673K trong 30p để tạo thành tiếp
xúc Omic giữa điện cực và thanh nanocantilever
(hình 2(d)).
3. Chế tạo:
4. Mô phỏng:
4. Mô phỏng:
4. Mô phỏng:
4. Mô phỏng:
4. Mô phỏng:
4. Mô phỏng:
THE END
THANK YOU!