Micro e nanotecnologia/Microtecnologia/Introduzione alla microtecnologia/Concetti di base: differenze tra le versioni

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* per sagomare i film nel modo voluto, si riporta il disegno sul film con una tecnica litografica, in modo che alcune parti siano protette e altre no
* fatto questo, si può trattare selettivamente la sola parte scoperta, ad esempio usando un bagno in acido per rimuovere il materiale, oppure impiantandovi ioni di un materiale opportuno
* per ottenere la funzionalità voluta, si utilizzano vari strati, diversamente sagomati, sovrapposti l'uno all'altro secondo un preciso schema.
 
== I substrati ==
 
 
Un substrato in elettronica è una sostanza solida in genere di forma planare, su cui uno o più strati di un materiale diverso sono fatti aderire. Il substrato è il silicio. I substrati normalmente vengono tagliati in fette sottili e chiamati con il nome inglese di ''wafer''. Il processo di [[Micro_e_nanotecnologia/Microtecnologia/Crescita_dei_cristalli|crescita]] dei cristalli di silicio è una voce descritta nel seguito.
 
[[Image:Wafer_flats_convention.PNG|frame|left|300px|Significato convenzionale dei flat (area rimossa dal wafer, qui segnata in rosso). A seconda del numero e della posizione dei flat si identifica il tipo di drogaggio del Si (n o p) e [[w:Cristallografia|l'orientazione cristallografica]]. ]]
 
Oggi l'industria usa wafer di silicio con diametro fino a 12 pollici (300 mm) e spessore di 0.3-0.7 mm. Il bordo dei wafer può avere delle particolari intacche o delle sezioni diritte ("flat") che, secondo una precisa convenzione, permettono una facile identificazione dei piani reticolari e del drogaggio del wafer. La conoscenza dei piani reticolari può essere utile per vari scopi. Uno di essi è il taglio del wafer in chip una volta completata la microfabbricazione: si incide il wafer che si spezza più facilmente in certe direzioni che in altre ("cleavage").
 
 
Si usano anche:
* wafer epitassiali, in cui lo strato di superficie è un singolo cristallo
* wafer SOI (silicon on insulator), composti da silicio, strato di isolante, strato sottile di singolo cristallo di silicio
* wafer di altri semiconduttori, quali germanio e composti di materiali III-V (InGaAs, InAs, etc.)
 
===Esempi ===
Diamo qualche esempio di possibili schemi di principio per realizzare elementi circuitali semplici con tecniche di microfabbricazione.
 
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| Per realizzare un ''resistore'', si userà un materiale ad alta resistività ρ, depositato come film sottile di spessore t e sagomato in forma di una striscia lunga L e larga w: la resistenza totale sarà, secondo la legge di Ohm, R=ρL/wt. Per la connessione con l'esterno, si metteranno poi due contatti di materiale a bassa resistività, sovrapposti in parte al film resistivo come mostrato in figura. In questo caso quindi servono due strati di materiali diversi, sagomati in modo diverso e sovrapposti. || [[Image:resistore_micro.png|thumb|400px300px|Schema di un resistore microfabbricato.]]
 
 
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| Per realizzare una ''capacità'', gli strati necessari sono tre: uno metallico per l'elettrodo inferiore, uno dielettrico con costante dielettrica &epsilon;<sub>r</sub> e l'ultimo, di nuovo metallico, per l'elettrodo superiore. La capacità ottenuta sarà C=&epsilon;<sub>0</sub>&epsilon;<sub>r</sub>S/d, dove S è la superficie degli elettrodi e d è lo spessore del dielettrico. || [[Image:capacita_micro.png|thumb|400px300px|Schema di una capacità microfabbricata.]]
 
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| Per finire, una ''bobine a più spire'' si ottiene con tre strati, come mostrato nella figura. In questo caso il primo strato definisce le spire e parte dei fili di uscita; il centro della bobina deve essere poi collegato con il filo di uscita (ultimo strato), ma deve essere interposto uno strato isolante (secondo strato) per impedire che il collegamento cortocircuiti tutte le spire. || [[Image:induttanza_micro.png|thumb|400px300px|Schema di una bobina a più spire, microfabbricata.]]
 
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* su questo elettrodo va depositato e sagomato il dielettrico (verde) che forma la capacità
* infine un ultimo strato metallico (blu) realizza il secondo contatto sul resistore e il secondo elettrodo della capacità, nonché i fili per il collegamento esterno
 
 
 
 
[[Image:fabrication_diagram.png|left|500px]]