» Modelowanie 3-wymiarowe anizotropowego trawienia krzemu
|
|
Mariusz DUK  Andrzej KOCIUBIŃSKI Tomasz BIENIEK Paweł JANUS
W artykule zostały przedstawione metody optymalizacji parametrów w programie Etch3D oraz wyniki symulacji trawienia krzemu
w KOH w porównaniu ze strukturami próbnymi. Celem niniejszych badań była kalibracja parametrów symulatora do warunków procesów
przeprowadzanych w ITE. Do analizy wpływu parametrów funkcji RPF (ang. Remove Probability Function) na parametry wyjściowe, zastosowano
metodę Taguchiego. Pozwoliło to na optymalizację wyników symulacji do rzeczywistych procesów trawienia przeprowadzanych w ITE.
Abstract. The methods of parameters optimization in the program Etch3D and results of simulations of silicon etching in KOH in comparison with
experiments are presented. The aim of this study was to calibrate the tool to a set of process conditions that is offered by ITE. The Taguchi approach
[4] was used to analyze the influence of every RPF (Remove Probability Function) parameter on one or more output parameters. This allowed tuning
the results of simulation to results of real etching performed at ITE. (3-D modeling of anisotropic wet etching of silicon).
Słowa kluczowe: KOH, modelowanie, symulacja, trawienie mokre.
Keywords: KOH, modeling, simulation, wet etching.
Wstęp
Chemiczne anizotropowe trawienie kryształu krzemu
w KOH/TMAH, jest standardowym procesem technologicznym
w produkcji trójwymiarowych struktur urządzeń
mikroelektromechanicznych. Proces trawienia jest
uzależniony od orientacji trawionego kryształu, temperatury,
stężenia roztworu oraz czasu przebywania płytki
w roztworze [1]. Precyzyjne wyznaczenie parametrów
struktury (np. kształty wytrawionych płaszczyzn
krystalograficznych), otrzymywanej w wyniku trawienia jest
trudne do określenia na etapie projektowania przyrządu.
Symulator Etch3D™ umożliwia rozwiązanie tego problemu
w wyniku symulacji procesu mokrego [...]
więcej»
w zeszycie
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY 2010/7
|
|
|
» Coupled thermo-electro-mechanical modeling and simulation of 3D micro- and nanostructures
|
|
TOMASZ BIENIEK PAWEŁ JANUS ANDRZEJ KOCIUBIŃSKI PIOTR GRABIEC GRZEGORZ JANCZYK JERZY SZYNKA
The complex silicon systems formed by the several specialized
devices like SOC, RF devices, power devices, MEMS wafers
are fabricated in dedicated technologies. If the designer
attempts to integrate them into the one big multifunctional system
(Fig. 1), he meets the new, yet unexplored fields for the
multidisciplinary, mutually dependent thermal, electrical, EM
and mechanical parameters mode[...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2008/1
|
|
|
|
|
|
» Rapid prototyping of electrostatically-driven MEMS
|
|
STANISŁAW KALICIŃSKI PAWEŁ JANUS TOMASZ BIENIEK KRZYSZTOF DOMAŃSKI MAGDALENA EKWIŃSKA ANDRZEJ SIERAKOWSKI DARIUSZ SZMIGIEL PIOTR GRABIEC
In general, design and manufacturing of MEMS is a complex,
expensive and time consuming process. Usually, it requires
a number of iterative steps for verification of initial concepts
and for determination of the properties of structural materials
[1]. This process has been significantly boosted by several
commercial MEMS design and simulation software tools that
have been developed in the last decade, such as COVENTORWARE
® or INTELLISENSE® [2, 3].
Still, when using such software, it is very difficult to combine
electromechanical properties of MEMS devices with electrical
properties of semiconductors. In this case, a classical
scheme, namely with a standard manufacturing cycle: design,
fabrication, testing may be the only feasible one. For complex
designs, this may cause long times to market.
In this paper we present a very simple approach that[...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2010/6
|
|
|
» Wielowiązkowy układ do obserwacji ugięcia dźwigni macierzy czujników mikromechanicznych
|
|
Grzegorz MAŁOZIĘĆ Teodor GOTSZALK Konrad NIERADKA Grzegorz WIELGOSZEWSKI1 Przemysław SULECKI Jacek RADOJEWSKI Piotr GRABIEC Paweł JANUS
W pracy przedstawiono układ do pomiaru statycznego wychylenia oraz charakterystyk rezonansowych mikrodźwigni sprężystych
zintegrowanych w jednowymiarowej macierzy. Opisano budowę stanowiska do sterowania laserami półprzewodnikowymi oraz stabilizacji ich
temperatury.
Abstract. In the paper set-up to measure static deflection and resonance characteristics of cantilevers was presented. The cantilevers was
integrated in one-dimension matrix. Construction of semiconductor lasers control station and temperature controller was described. (Multibeam setup
for observation of the cantilever deflection in the micromechanical sensors matrix).
Słowa kluczowe: mikrodźwignia, macierz, laser, zasilacz, światłowód.
Keywords: cantilever, matrix, laser, waveguide.
Wstęp
Mikrodźwignie sprężyste znajdują ostatnio coraz
szersze zastosowanie w różnych dziedzinach nauki. Ich
pole stosowania wychodzi poza klasyczne metody
mikroskopii bliskiego pola. Coraz częściej wykorzystywane
są w biomedycynie, szczególnie jako potencjalnie
wysokoczułe bioczujniki [1, 2]. W połączeniu z optyczną
detekcją wychylenia stają się one detektorami masy i siły,
pozwalającymi na detekcję zmiany masy w zakresie
pojedynczych femtogramów [3, 4]. Obciążenie mikrodźwigni
masą o takiej wartości powoduje zwykle ugięcie czujnika o
ułamki nanometra. Dla zastosowania mikrodźwigni
konieczne jest zatem skonstruowanie i użycie precyzyjnych
układów optycznych, które pozwolą na detekcję tego typu
ugięć.
Na Wydziale Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki w
Zakładzie Metrologii Mikro- i Nanostruktur prowadzone są
badania mające na celu opracowanie metod wykorzystania
matryc mikrodźwigni sp[...]
więcej»
w zeszycie
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY 2010/10
|
|
|
» Maskless laser lithography for fast Microand Nanotechnology devices prototyping in ITE
|
|
ANDRZEJ SIERAKOWSKI KRZYSZTOF DOMAŃSKI PAWEŁ JANUS PIOTR GRABIEC TEODOR GOTSZALK DANIEL KOPIEC
Production of MEMS/MOEMS on silicon substrates requires
specific technological sequences significantly different from
those used in fabrication of Integrated Circuits (ASICs). Applications,
such as transducers, AFM probes, gripers are 3-
dimensional, while ASICs are located within a thin top layer of
a substrate. In the case of MEMS/MOEMS the entire volume
of the substrate may play an important role being a functional
part of the instrument e.g. mirrors, mobile parts of an actuator,
bio-cells. To produce such a type of structures, in addition to
a standard technological sequence, one may use deep silicon
etching processes (wet and plasma). Often used silicon
<100> anisotropic etching technology leads to slant-angle
sidewalls. Some applications require placing a metal path
going across the sloped area. Performing photolithography
makes in such a case many difficulties, mainly because of the
variable resist thickness. On expanded topographies, where
the sloping surfaces exist, the resist layer is thicker close to
the lower edges and thinner close to the top surface. In addition,
one can observe an effect of decreasing the metal path
width situated close the sloping surfaces resulting from additional
resist exposure by light reflected from the mirror surface
<111>. During developing of a MEMS/MOEMS new application
very often is necessary to test more than one option of the
design. Especially photolithography processes require such
a type of optimization. Vario[...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2011/3
|
|
|
» Design and manufacturing of heterogeneous microsystems for micro- and nanotechnology applications
|
|
PAWEŁ JANUS KRZYSZTOF DOMAŃSKI MAGDALENA EKWIŃSKA TOMASZ BIENIEK STANISŁAW KALICIŃSKI ANDRZEJ SIERAKOWSKI RAFAŁ DOBROWOLSKI DARIUSZ SZMIGIEL PIOTR PROKARYN PIOTR GRABIEC
The potential and growth of microsystem require integration of
mechanical, electrical, optical and many more domains within
the small dimensions associated with very large scale integration
(VLSI). The behavior of the overall system is not just
the simple connection of separate mechanical and electrical
behaviors, but the simultaneous combination of mechanical,
electrical and optical behaviors. The integration of modern
MEMS has to be considered on various levels:
- materials used for microsystem construction,
- processes used for fabrication of the system,
- mechanical and electrical properties of the elements of microsystem,
- function of overall integrated microsystem including packaging.
Therefore modern tool for multi-domain, heterogeneous
microsystem modeling and simulation has to allow the designer
take into account all these aspects of integration.
Modern methodology of MEMS design presented in this
paper is based on a system-level, top-down MEMS design
process [1]. The objectives of this method are to optimize
the function of the devices and to minimize development
time and cost by avoiding unnecessary design cycles and
foundry runs.
This methodology (Fig.1a) uses
an initial set of MEMS re quirements
to select a design and fabrication
approach. Instead of using a layoutdrawing
tool to create a 2D model,
high-level design techniques use
a graphical schematic capture tool
to position and connect the model
symbols that represent functional
blocks (masses, plates, electrodes
or micro-fluidic parts) with underlying
analytical formula. Because the
simulations are run using code-based,
six Degree-Of-Freedom (DOF)
behavioral models, instead of FEM
based or BEM-based partial differential
equation models, the simulation
time is reduced by orders of
magnitude. Once the design is complete
a device layout can be generated
automatically from the high level
description. In next step, 3D PDE
Design and manufacturing of h[...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2010/4
|
|
|
» Integrated thermal probe for SThM investigation of micro- and nanoelectronic devices
|
|
|
PAWEŁ JANUS DARIUSZ SZMIGIEL GRZEGORZ WIELGOSZEWSKI MARTIN WEISHEIT YVONNE RITZ PIOTR GRABIEC MARTIN HECKER TEODOR GOTSZALK PRZEMYSŁAW SULECKI EHRENFRIED ZSCHECH
Modern technology of micro/nanoelectronic components,
sensors and MEMS/NEMS (Micro/Nano-Electro-Mechanical-
Systems) requires increasingly the control of materials at the
sub-micrometer scale down to the nanometer scale. According
the ITRS roadmap for silicon-based semiconductor devices,
the power dissipation of chips exceeds 300 W, with localized
heat fluxes even above 500 W/cm2. Therefore, local thermal
properties of the involved structures are of high interest; and
sub-100 nm resolution is required for most of the studies. Particularly,
the heat transfer phenomena, including e.g. phonon
heat conduction mechanisms in micro- and nanostructures,
have to be understood since they differ significantly from that
on the macroscale.
The invention of the scanning tunneling microscope (STM)
[1] and the atomic force microscope (AFM) [2] have allowed
sub-micrometer and even atomic scale spatially resolved
imaging of surfaces. The spatial resolution of these near-field
techniques is only limited by the active area of the sensing
tip (which in the case of STM may only be a few atoms at the
end of a metal wire). As described by Dinwiddie and Pylkki in
1994, first scanning thermal microscopy (SThM) probes employed
resistance thermometry to measure thermal properties
[3]. These probes were fashioned and made from Wollaston
wire consisting of a thin platinum core (ca. 5 μm in diameter)
surrounded by a thick silver sheath (ca. 75 μm). Because of its
high endurance, the Wollaston probe is attractive for microsystem
diagnostics [4, 5], however the active area in the range
of a few micrometers does not fulfill the requirements regarding
spatial resolution and quantitative thermal properties for
micro- and nano-scale components.
In this paper we propose a novel AFM cantilever combined
with a SThM resistive tip. Moreover, the technology sequence
developed for manufacturing of AFM/SThM probes offers
highly reproducible, cost-effective b[...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2010/6
|
|
|
» Mikrodźwignia sprężysta jako czujnik biochemiczny
|
|
|
KONRAD NIERADKA TEODOR GOTSZALK DANIEL KOPIEC GRZEGORZ MAŁOZIĘĆ PIOTR PAŁETKO GRZEGORZ WIELGOSZEWSKI PAWEŁ ZAWIERUCHA PIOTR GRABIEC PAWEŁ JANUS
W leczeniu pacjentów ze stanami septycznymi, kluczową rolę
odgrywa szybka i niezawodna identyfikacja bakterii odpowiedzialnej
za zakażenie. Obecne metody i aparatura wymagają
często wielogodzinnej lub kilkudniowej kultywacji kultur bakterii,
zastosowania znaczników fluorescencyjnych i wizualnej
oceny preparatu przez wykwalifikowanego pracownika. Nową
jakość w dziedzinie diagnostyki biochemicznej stanowią czujniki
mikromechaniczne, działające na zasadzie ruchu lub deformacji
części czujnika pod wpływem zachodzących na jego
powierzchni oddziaływań odpowiednich biomolekuł [1, 2].
W opisywanych rozwiązaniach funkcję przetwornika
i wzmacniacza oddziaływań pełni mikrodźwignia sprężysta lub
inny element mikromechaniczny, a funkcję warstwy receptorowej
osadzona na jego powierzchni samoorganizująca się warstwa
molekularna [3] SAM (ang. Self-Assembled Monolayer)
z odpowiednimi grupami terminalnymi, oddziaływującymi specyficznie
z szukaną substancją. Pod wpływem zmiany masy
związanej na powierzchni mikrodźwigni, zmienia się jej częstotliwość
rezonansowa drgań własnych. Ponadto, pod wpływem
zmiany rozkładu naprężeń powierzchniowych po obu stronach
mikrodźwigni dochodzi do jej statycznego ugięcia. Między oboma
zjawiskami zachodzi naturalne sprzężenie, zmiana związanej
masy powoduje nieznaczne statyczne ugięcie czujnika znajdującego
się w polu grawitacyjnym, a indukowane naprężenia
powierzchniowe powodują zmianę stałej sprężystości, a co za
tym idzie, zmianę częstotliwości rezonansowej (rys. 1).
Obecnie rozwijane rozwiązania aparaturowe umożliwiają
detekcję masy rzędu dziesiątków femtogramów [4], a zaawansowane
warstwy receptorowe umożliwiają zastosowanie mikrodźwigni
do badania składu gazów [5], detekcji śladowych
ilości par materiałów wybuchowych [6], badania sekwencji
DNA [7], czy testowania działania leków [8].
Prace badawcze nad czujnikami na bazie na mikrodźwigni
sprężystych, prowadzone na Wydziale Elektroniki Mikrosystemów
i Foto[...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2010/6
|
|
|
» Modelowanie i wytwarzanie mikrosystemów dla zastosowań w chemii i diagnostyce biomedycznej
|
|
|
Krzysztof DOMAŃSKI Anna BARANIECKA Magdalena EKWIŃSKA Paweł JANUS Piotr PROKARYN Andrzej SIERAKOWSKI Dariusz SZMIGIEL Michał ZABOROWSKI Piotr GRABIEC
W artykule przedstawiono procesy technologiczne mikroinżynierii krzemowej wykorzystane do wytwarzania przyrządów
opracowywanych w ramach projektu MNS-DIAG. Kluczowymi procesami dla wytwarzania opracowywanych w ramach tego projektu demonstratorów
są: głębokie plazmowe trawienie podłoża krzemowego, procesy łączenia płytek podłożowych z innymi płytkami krzemowymi, ceramicznymi lub
szklanymi, procesy elektrochemicznego osadzania metali szlachetnych oraz procesy nakładania i kształtowania warstw polimerowych.
Abstract. The development of silicon technology over the last few decades has enabled production of complex integrated circuits and has also
contributed to the development of microsystems containing sensors, actuators, and signal processing circuits. Currently, microsystems based on
silicon technology, complemented by processes specific to MEMS technology, are widely used in both automotive as well as in chemistry, biology or
medicine. The paper presents processes used to manufacture silicon microsystems developed in the fame of the project “Microsystems for biology,
chemistry and medical applications". The project goal is to develop a range of biomedical devices and chemical sensors: lab on a chip for
determination of psychotropic drugs in saliva samples, diagnostic instruments for analysis of body secretion for fertility and pathological states
monitoring, diagnostic instruments for evaluation of bovine embryos, microreactors for cell culture, arrays of chemical sensors for detection of Gramnegative
bacteria and MEMS for medical diagnostic equipment. Key manufacturing processes used for fabrication of these devices are: deep plasma
etching of silicon substrate, bonding of silicon, ceramic or glass substrates, electrochemical deposition and patterning of noble metals and coating
and patterning of polymer layers on silicon and glass substrates. (Preparation Modeling and manufacturing of microsystems for applications in
chemistry and bio[...]
więcej»
w zeszycie
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY 2010/10
|
|
|
|
Strona 1
|
Twój Profil
Twój koszyk
