Suuren aspektisuhteen mikrorakenteiden valmistusmenetelmät
Suuren aspektisuhteen mikrorakenteiden valmistusmenetelmät
TkT Sami Franssila, Mikroelektroniikkakeskus, Teknillinen korkeakoulu, PL 3000, 02015 Tkk
Suuren aspektisuhteen mikrorakenteissa (HARMS: High Aspect Ratio MicroStructures) tyypilliset mittakaavat ovat 1 - 10 (m lateraalisuunnassa ja 10 - 500 (m vertikaalisuunnassa, eli korkeuden suhde leveyteen on 10:1 - 100:1. Tällaiset rakenteet eroavat kokonaan integroiduista piireistä tai pintamikromekaniikasta jotka ovat tasomaisia (planaarisia) tai matalia, mutta myös perinteisestä bulk -mikromekaniikasta, koska pystysuorien, tiiviisti pakattujen rakenteiden valmistus on mahdollista.
HARMS valmistusmenetelmiä on lukuisia mutta tässä projektissa keskitytään piin syövytykseen ja piiteknologiaan liittyviin standardiprosesseihin. Plasmasyövytys induktiivisesti kytketyssä reaktorissa (ICP) ja sähkökemiallinen etsaus (ECE) makroporoosin piin valmistamiseksi ovat pääasialliset tutkimuskohteet. Molemmat menetelmät johtavat samankaltaisiin lopputuloksiin hyvin erilaisilla lähestymistavoilla. Projektissa tutkitaan syvien rakenteiden syövyttämisen yleistä fenomenologiaa sekä piin materiaaliominaisuuksien vaikutusta syväsyövytykseen. Korkean aspektisuhteen rakenteiden litografiaa ja ohutkalvojen kasvatusta erittäin suuren topografian kiekkojen päälle vaatii myös uusien prosessien kehittämistä, mm. kaksoismaskausta ja selektiivistä kasvatusta.
Syväsyövytyksellä valmistettaviksi komponenttidemonstraatioiksi on valittu infrapuna-alueen fotoniset kiteet (joilla aallonpituus on samaa luokkaa optisen litografian viivanleveyden kanssa) ja mikrokemiallisessa näytteiden separoinnissa ja konsentroinnissa tarvittavat kanavat ja kammiot.
Yhteishankkeen muodostavat kolme tutkimusryhmä, joita johtavat
- TkT Sami Franssila, Teknillisen korkeakoulun Mikroelektroniikkakeskus ja Teknillisen korkeakoulun Mittaustekniikan laboratorio (konsortion koordinaattori)
- Prof. Matti Leppihalme, VTT Elektroniikka ja Teknillisen korkeakoulun Optoelektroniikan laboratorio
- Prof. Pekka Kuivalainen, Teknillisen korkeakoulun Elektronifysiikan laboratorio ja VTT Elektroniikka
Projektin yhteistyökumppaneita ovat Dos. Heli Siren sekä Dos. Tapio Kotiaho, VTT Kemiantekniikasta