Ústav fyziky kondenzovaných látek - Department of Condensed Matter Physics

Laboratoř polovodičů – čisté prostory

Úvod Výuka CŽV Vybavení Ukázky Historie

Praktika z technologie přípravy čipů

Pro studenty je do výuky zařazeno několik typů praktik v čistých prostorách, která se liší složitostí postupu i časem stráveným v čistých prostorách.

Základní bakalářské praktikum je praktikem, ze kterého si studenti odnesou poznatky a první osobní zkušenost s principy fungování čistých prostorů a výroby čipů, a prakticky si vyzkouší fotolitografii.
Toto praktikum se na PřF MU týká předmětů F6390 a F6270.
Pokročilé magisterské praktikum zahrnuje přípravu pasivních součástek (rezistorů a kondenzátorů, plus dalších struktur jako jsou rozlišovací prvky a difrakční mřížky) na křemíkové desce za použití jednoho fotolitografického kroku a procesů oxidace, naprašování a leptání.
Celodenní praktikum pro studenty spolupracujích vysokých škol (VUT, Univerzita Pardubice, Univerzita Palackého, VŠB TUO, MFF UK, ČVUT) zahrnuje dva výše uvedené bloky, dopolední se základním a odpolední s pokročilým praktikem.
Další specializovaná praktika týkající se optiky, profilometrie, aj.
Další praktika pro specializované předměty (Moderní optické zobrazovací metody, Speciální praktikum z fyziky apod.); návody k těmto předmětů viz Informační Systém MU.
Výuka pro studenty Fakulty elektrotechniky a komunikačních technologií (FEKT) VUT probíhá v rámci semestrálního předmětu MVSK – Výroba součástek a konstrukčních prvků. Studenti na začátku semestru dostanou 4" křemíkovou desku a během pěti dnů během semestru (nepočítaje v to dny, kde se provádí vysokoteplotní operace a naprašování) na ní pomocí tří litografických kroků vyrobí čipy, na nichž budou různé polovodičové součástky (odpory, kondenzátory, diody, tranzistory). Výuku vedou vyučující z FEKT VUT a PřF MU.

Návody k praktiku ke stažení:

Základní bakalářské praktikum:
Návody pro úlohu Základy práce v čistých prostorách a principy fotolitografie.
Pokročilé magisterské praktikum a celodenní praktikum:
Návody pro úlohu Praktikum v čistých prostorách – rezistor a kondenzátor.
Schéma litografické masky je popsáno v následující kapitole.

Litografická maska pro pokročilé praktikum – rezistory a kondenzátory

Schéma litografické masky připravené na ÚFKL pro úlohu "rezistory a kondenzátory a další pasivní prvky" (5" maska pro 4" desku, profesionální výroba: elektronová litografie a chrom na skle).

Praktikum z technologie přípravy čipů pro FEKT VUT

Studenti na začátku semestru dostanou 4" křemíkovou desku a během pěti dnů během semestru (nepočítaje v to dny, kde se provádí vysokoteplotní operace a naprašování) na ní pomocí tří litografických kroků vyrobí čipy, na nichž budou různé polovodičové součástky (odpory, kondenzátory, diody, tranzistory). Praktika probíhají pro studenty z Fakulty elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně, výuku vedou vyučující z FEKT VUT a PřF MU.

Skupina studentů na fotolitografii.

Sycení fosforem.

Masky pro dřívější praktika pro přípravu pasivních součástek

Kvalita součástek je podstatným způsobem daná kvalitou litografické masky. Kromě masky vyrobené profi firmou, viz výše (Photronix Drážďany, rozlišení pod 1 mikrometr) jsme dříve používali i levnější masky, které níže uvedeme.

Schéma fotolitografické masky připravené na ÚFKL pro úlohu "rezistor, kondenzátor, rozlišení", Kompletní seznam součástek a nákres některých z nich ve větším zvětšení si můžete stáhnout v pdf. Rozměr je 70x70 mm, výroba osvitem a leptáním, chrom na skle, rozlišení cca 10 mikrometrů, ale velké množství chyb.

Návrh fotolitografické masky připravené společně s KME FEL ČVUT (tisk na fólii laserovým skenerem, fólie přiložena na sklo, rozlišení 30 mikrometrů) pro úlohu "rezistor, kondenzátor, induktor" (vlevo) a finální deska vyrobená v praktiku (vpravo).

Pozitivní a negativní fotorezist

Při přípravě součástek používáme pozitivní rezist, se kterým je možné dosáhnout vyššího rozlišení (až 3 mikrometrů) a snadno se smývá (acetonem). Negativní rezist je hutnější, rozlišení je 5 mikrometrů a obtížněji se smývá (lázeň s horkou kyselinou sírovou nebo leptání v kyslíkové plazmě). Následující obrázky ukazují zpracované desky, osvícené přes stejnou masku, ale na každé z nich byl jiný fotorezist.

PF 2009 – fotografie křemíkové desky, proces s pozitivním fotorezistem.

PF 2009 – fotografie křemíkové desky, proces s negativním fotorezistem.

Proces přípravy desky je velmi podobný procesu z praktika pro přípravu rezistoru a kondenzátor. Na počítači jsme nakreslili obrázek a ten vytiskli na fólii, čímž vznikla maska pro fotolitografii. Na oxidovanou křemíkovou desku (dávající podkladu zelenavou barvu) s naprášenou vrstvou hliníku jsme procesem s pozitivním a negativním fotorezistem tento motiv přenesli. Pak byl hliník vyleptán a fotorezist smyt.
Poznámka k pozitivnímu procesu: černý inkoust kryje masku – hliník neodleptán; průhledná maska nezakrytá inkoustem – proleptáno na oxid křemíku. U negativního procesu je tomu opačně.

Dotaz pro zvídavé technology: Jaký je tedy černobílý obrázek námi použité masky?
Zde je správné řešení.

Případně zde totéž pro jinou masku:

PF 2010 – fotografie křemíkové desky.

Maska pro fotolitografii.

18. dubna 2007: První praktikum pro studenty.

V jarním semestru 2007 proběhla první praktika, která absolvovali všichni studenti fyziky na Přírodovědecké fakultě MU ze 3. až 5. ročníku.

Manipulace s křemíkovými deskami.

Skupina studentů fyziky v prvním praktiku z fotolitografie.