Mems Progetto di un condesatore a capacità variabile
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Facoltà di Ingegneria
Condensatore a capacità variabile
Tesina di
Sistemi Microelettromeccanici
Docente: Studenti:
Prof. Marco Balucani Luca Pizzato
Francesco Coppola
Fausto Pasqualitto
Stefano Barbieri
22/1/2009
Condensatore a Capacità Variabile
Tesina Sistemi microelettromeccanici
Pagina 2
Indice
1 Introduzione ................................................................................ 2
2 Principi di funzionamento ........................................................... 7
3 Dimensionamento della struttura .............................................. 10
3.1 Dimensione delle armature .................................................. 11
3.2 Travi di sostegno dell’armatura .......................................... 11
4 Processi costruttivi .................................................................... 16
4.1 Passi di processo ................................................................. 16
4.2 Struttura Completa .............................................................. 32
5 Posizionamento dei Marker ...................................................... 34
6 Analisi dei costi ......................................................................... 38
6.1 Costo Singoli passi di processo ........................................... 38
6.2 Analisi conclusiva dei costi ................................................ 46
Bibliografia ……………………………...…………………….. 47
Condensatore a Capacità Variabile
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Capitolo 1
Introduzione
Per la realizzazione del condensatore a capacità variabile si è scelto di usare un particolare tipo di
tecnica per la realizzazione dei dispositivi MEMS (Micro Electro Mechanic System), Tale tecnica
MEMSCAP™
va sotto il nome di Processo MUMPs® ossia Multi User MEMS Process .
1.1 Processi Standard MUMPs®
La casa produttrice propone in commercio tre tipi di processi MUMPs standard:
MetalMUMPs: Struttura realizzata attraverso spessi piatti in nickel (18-20 um) costruiti
sopra strati di polisilicio e nitrato. Il nickel è usato come materiale principale per la
realizzazione del dispositivo e per le interconnessioni. Polisilicio drogato viene sfruttato per
realizzare eventuali resistenze e ulteriori strutture meccaniche. Il PSG viene utilizzato
sempre come stato sacrificale per creare spazi tra i livelli della struttura. Questo processo
può essere usato per produrre relé, interruttori magnetici o dispositivi a radiofrequenza.
1. Il nikel è usato come materiale principale e layer di connessione elettrica con i pad e
l‟esterno
2. polisilicio drogato può essere usato per resistenze, ulteriori strutture meccaniche
oppure linee di connessione elettrica (cross-over elettrical routing)
3. il nitrato è depositato come superficie isolante con il substrato
4. PSG come materiale sacrificale
5. Un trench nel substrato di silicio può essere incorporato per aumentare l‟isolamento
termico e elettrico
6. Uno strato d‟oro viene depositato per avere una bassa resistenza elettrica
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SOIMUMPs: Questo tipo di lavorazione comincia con un wafer di tipo SOI (Silicon On
Insulator). Usando un processo litografico per ogni lato del wafer è possibile creare un
pattern in ogni faccia fino al livello fino a raggiungere il livello dell‟ossido permettendo la
connessione dei dispositivi anche tra lati diversi. I dispositivi realizzati con questa
tecnologia sono principalmente giroscopi, optical device o circuiti di controllo per display
PolyMUMPs: che verrà analizzato in dettaglio nel paragrafo successivo è un processo di
microfabbricazione superficiale a tre strati di polisilicio, alternati a due strati di ossido
sacrificale, con metallizzazione finale.
1.2 Processo polyMUMPs®
Nella realizzazione del nostro dispositivo avendo scelto di usare come materiale base per la struttura
il polisilicio, si seguirà pertanto il processo di tipo polyMUMPs vediamo quindi nel dettaglio tale
tecnica.
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Il processo polyMUMPs permette di realizzare dispositivi tramite micromaching su tre strati di
polisilicio: normalmente il processo viene sviluppato su un wafer di diametro di 100 mm di silicio
monocristallino (100) drogato n con una resistività pari a 1-2 Ωcm.
Il wafer viene drogato in un forno attraverso una diffusione di POCl3 trasformando il
semiconduttore intrinseco in uno drogato di tipo n. Lo strato successivo sono 600 nm di nitruro di
silicio depositati attraverso LPCVD (Low Preasure Chemical Vapor Deposition); tale tecnica
permette di depositare uno strato a basso stress residuo.
Sopra il nitruro di silicio viene depositato attraverso LPCVD uno strato di polisilicio (Poly0) con
uno spessore di 500 nm. Si utilizza la fotolitografia assieme ad un attacco chimico adeguato per
poter realizzare delle strutture in Poly0. L‟attacco chimico viene usato accoppiato alla tecnica RIE
(Reaction Ion Etch) che permette una rimozione del materiale con pareti laterali molto verticali.
Al di sopra dello strato Poly0 viene depositato tramite tecnica LPCVD 2μm di un vetro fosfosilicato
(PSG) che poi viene ricotto a 1050 °C per un ora in atmosfera di argon. Questo strato ha uno scopo
molteplice, quello di isolare elettricamente tra i due strati successivi di polisilicio, quello di essere
uno strato sacrificale per rilasciare le strutture di silicio ed in fine quello di apportare sostanze
droganti in diffusione nel silicio per trasformarlo da semiconduttore intrinseco a drogato n.
Il layer successivo è costituito da uno strato di polisilicio (Poly1) con uno spessore di 2 μm
depositato attraverso LPCVD. Prima della ricottura a 1050 °C in argon, viene depositato uno strato
di 200 nm di PSG che garantisce il drogaggio al silicio. Successivamente alla ricottura viene
depositato con la stessa tecnica uno strato di ossido sacrificale PSG con uno spessore complessivo
di 750 nm, anche questo subisce una ricottura a 1050°C in argon.
Un altro strato di polisilicio (poly2) viene depositato sopra il secondo ossido con uno spessore di
1,5 μm e con la stessa tecnica del precedente viene drogato durante la ricottura.
L‟ultimo strato che viene depositato è formato da un pre-layer di cromo e da uno strato di oro dello
spessore di 500 nm. Il pre-layer di cromo serve a incrementare l‟adesione dello strato di oro che
viene accresciuto attraverso evaporazione. La fotolitografia sull‟oro viene affiancata da una tecnica
di rimozione chiamata lift-off. Il lift-off consiste nella rimozione dello strato metallico attraverso
uno stripping dell‟oro adeso su una maschera fotolitografia. Tale processo è molto delicato ed è
possibile utilizzarlo solo dove l‟adesione dello strato metallico risulta adeguato.
Nella figura (Fig. 1.1) si riporta gli strati depositati che vanno a formare il dispositivo.
Fig 1.1 Esempio di un processo polyMUMPs®
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I passi fondamentali fissi per i processi di tipo polyMUMPs sono riassunti in Tabella1.1:
Ordine Nome Descrizione funzione
1 Nitride Isolamento tra il substrato e gli strati elettrici
sovrastanti
2 Poly0
Layer elettrico di polisilicio per il piano di massa
e la formazione del primo elettrodo. Sta al di
sotto del primo livello meccanico della struttura
3 First Oxide
Primo strato sacrificale di ossido (PSG). Permette
di costruire uno spazio tra il successivo strato di
polisilicio e il substrato
4 Poly1 Primo livello meccanico di polisilicio
5 Second
Oxide
Secondo strato sacrificale, permette di creare un
gap tra il secondo strato di poly ed il secondo
6 Poly2 Terzo strato elettrico di polisilicio
7 Metal Permette una connessione elettrica all‟intero
circuito
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Capitolo 2
Principio di funzionamento
Un condensatore a capacità variabile è un dispositivo che varia il valore della propria capacità
sfruttando la regola che la determina:
)( 0 hh
AC
(2.1)
dove la 12
0 10859.8 air indica la costante dielettrica assoluta ed A la superficie delle
armature parallele. Variando meccanicamente la distanza h tra le due armature, essendo e A
fissati, è possibile modificare il valore della capacità C.
Le capacità variabili in tecnologia MEMS hanno la potenzialità per prendere il posto dei
convenzionali diodi varactor in molte applicazioni come variatori di fase, oscillatori, dispositivi per
la sintonia radio, etc.. Nonostante vi siano numerose configurazioni per realizzare capacità MEMS,
quella ad armature parallele consente di ottenere un fattore di merito Q relativamente alto ed è
inoltre semplice da realizzare data la facilità di fabbricazione. Capacità di questo tipo, tuttavia,
hanno teoricamente un tuning range massimo pari al 50% a causa del collasso della struttura
qualora la tensione applicata superi il valore di pull-in, come verrà esposto in seguito.
In figura 2.1 è mostrato lo schema di un condensatore convenzionale a capacità variabile.
Fig. 2.1
L‟armatura inferiore è fissata al substrato, mentre quella superiore è sospesa tramite delle travi
schematizzate come elementi elastici (molle) aventi costante elastica km. Imponendo una tensione
continua 0DCV e sfruttando l‟attrazione elettrostatica che agisce sulle due armature poste a
potenziali diversi si ottiene una variazione della distanza tra l‟armatura superiore e quella inferiore,
e di conseguenza una variazione della capacità.
h0-h C VDC
km km
+
-
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La forza elettrostatica risulta pari a:
hh
VC
hh
AVV
hh
A
h
CV
h
CF DCDC
DCDCe
0
2
2
0
2
2
0
2
2
1
2
1
2
1
2
1 (2.2)
questa la si può pensare come la forza elastica proporzionale alla variazione della distanza h tra le
armature mediante la costante elastica ke:
hhkF ee 0 (2.3)
dove ke è determinata nel modo seguente:
2
2
0
DCe
e Vhh
C
h
Fk
(2.4)
L‟armatura superiore incernierata mobile, è soggetta ad una forza elastica di richiamo generata dalle
molle stesse pari a:
hkF mm (2.5)
L‟armatura superiore, soggetta ad entrambe le forze, si trova in posizione di equilibrio quando la Fm
e la Fe si bilanciano. Per trovare il punto di equilibrio è allora sufficiente eguagliare le due
equazioni (1.2) e (1.5):
hhkhh
VChk e
DCm
0
0
2
2
1
2
1 (2.6)
da cui si ricava il valore di ke rispetto a km:
hh
hkk m
e
0
2 (2.7)
Imponendo l‟uguaglianza della costante elastica km con quella elettrostatica ke si ha che l‟escursione
massima è
3
0max
hh (2.8)
Oltre questo punto, quando lo spostamento dell‟armatura centrale dalla posizione di riposo
0DCV supera 30h , si ha il fenomeno chiamato pull-in: la forza elettrostatica prevale su quella
elastica imposta dalle travi e l‟armatura centrale collassa su quella superiore creando un
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cortocircuito che elimina la differenza di potenziale tra le armature, facendo tornare l‟armatura
superiore in posizione di riposo (probabilmente con delle oscillazioni).
Naturalmente questo è un comportamento indesiderato, pertanto il condensatore a capacità variabile
verrà dimensionato in modo che non si verifichi una variazione di distanza tra le armature maggiore
di un terzo della distanza a riposo.
Quando l‟armatura sospesa si sposta di una lunghezza maxh da quella di equilibrio 0h si ottiene un
intervallo di variazione della capacità maxC pari a:
max0
max
0
0max0
0
0max
max
))(
hh
h
hA
hAhhA
C
CCC
(2.9)
Sostituendo 30max hh nella relazione precedente si ottiene una variazione percentuale massima
della capacità del 50%.
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Capitolo 3
Dimensionamento della struttura
In questo capitolo si riportano i calcoli e le considerazioni fatte sulle dimensioni del componente
realizzato in questo lavoro di tesina.
La struttura da noi proposta per realizzare un condensatore con capacità elettromeccanicamente
variabile, è composta da tre differenti armature, in cui sia l‟armatura superiore che quella inferiore
sono fisse, mentre l‟armatura centrale è sospesa tra le due risulta mobile. In figura 3.1 è mostrato lo
schema della capacità variabile che si vuole realizzare.
Fig. 3.1
Indichiamo con E1 l‟armatura centrale, con E2 l‟armatura superiore, e con E3 l‟armatura inferiore.
In condizioni di riposo, cioè quando non viene applica nessuna tensione al dispositivo, la distanza
tra i piatti risulta essere pari a 0h . Imponendo ora una tensione continua 01 DCV sull‟armatura
superiore E2, e una tensione 02 DCV sull‟armatura inferiore E3, viene generata una forza attrattiva
tra le armature E1, E2 che ne riduce la distanza, analogamente se si applica una tensione continua
02 DCV sull‟armatura inferiore E3 e una tensione nulla 01 DCV sull‟armatura superiore E2, il
piatto sospeso si verrà attratto verso l‟armatura inferiore E3.
Come è facile intuire l‟utilizzo sfruttando questo semplice meccanismo si riesce ad incrementare la
variazione della massima distanza possibile tra le armature, a parità dimensioni delle armature e
tensioni applicate, rispetto al caso convenzionale aumentando così di fatto il tuning range del
condensatore. La capacità massima che questo condensatore può raggiungere è ancora 3
2𝐶0
h0
h0
C0
VDC2
VDC1
E2
E1
E3
km km
+
-
+
-
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contemporaneamente la capacità minima può essere modificata fino a 3
4 del valore nominale se le
distanze tra i piatti sono uguali. Con questa struttura è possibile raggiungere un tuning range
massimo teorico del 100% (2:1). Vediamo quindi nel dettaglio il dimensionamento della struttura.
3.1 Dimensione delle armature
Il condensatore che ci proponiamo di progettare dovrà avere una capacità fFC 5500 . Per ottenere
tale valore di capacità è necessario dimensionare opportunamente la superficie delle varie armature
tenendo presente anche il fenomeno del pull-in.
Le armature (quadrate) sono scelte di dimensioni m250 per m250 , le armature avranno un area
pari a :
2
321 62500 mAAA EEE (3.1)
Con tali dimensioni per avere una capacità a riposo di fFC 5500 le armature E1 e E2 devono
essere distanziate
mC
Ah
1100061.1
105.5
)1025.6()10859.8( 6
13
812
0
0
(3.2)
3.2 Travi di sostegno dell’armatura
Le molle di figura 3.1 schematizzano le travi che mantengono la struttura E1 sospesa. Il primo passo
per il dimensionamento della struttura consisterà nel calcolo della massima escursione percorribile
dall‟armatura E1. Dato che applicando una tensione 01 DCV , tra le due armature viene generato un
campo elettrico il quale dà origine ad una forza elettrostatica pari a :
hh
VCV
h
CF DC
DCe
0
2
2
2
1
2
1 (3.3)
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Eseguendo quindi un bilancio delle forze cioè uguagliando la forza elettrostatica a quella elastica di
richiamo delle molle (2.5) che modellizzano le travi di sostegno si ottiene che:
mmh
h 34.0103538.33
70max (3.4)
Una volta determinato il valore di maxh la capacità massima risulterà essere:
fFFhh
AC 8251025.8
)1036.310(
)1025.6()10859.8(
)(
13
76
812
max0
max
(3.5)
Il massimo della forza elettrostatica si avrà quando si applica la tensione massima cioè VVDC 3.31
:
N
hh
VCF DC
MAXe
6
76
13
max0
2
max)( 1069.6
)1036.310(
)89.10()1025.8(
2
1
2
1
(3.6)
Sull‟armatura E1, agisce inoltre anche la forza peso dell‟armatura stessa, che risulta esser pari a:
gVFp (3.7)
dove V è il volume della dell'armatura E1, g l'accelerazione gravitazionale ( 281.9 smg ), ρ la
densità di massa del polisilicio che vale di 32300 mKg . Ora tenendo presente che lo spessore
scelto per l‟armatura è mb 2 , allora il volume del piatto vale:
31368
11 1025.1)102()1025.6( mbAV EE
(3.8)
Pertanto la forza peso che agisce sulla struttura, si ricava dunque sarà:
NFp
913 108175.2)1025.1()8.9(2300 (3.9)
Come si può notare, la forza peso risulta essere circa tre ordini di grandezza più piccola rispetto alla
forza elettrostatica (formula 3.6) e quindi per questo motivo verrà trascurata nei calcoli che
seguiranno. La capacità minima minC , è misurata sull‟armatura centrale quando si applica una
tensione nulla 01 DCV all‟armatura superiore e una tensione continua VVDC 3.32 sull‟armatura
inferiore, e risulta essere:
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fFFhh
AC 4121012.4
)1036.310(
)1025.6()10859.8(
)(
13
76
812
max0
min
(3.10)
la variazione percentuale della capacità risulta essere quindi:
75.04
34
3
2
3
0
00
0
minmax
max
C
CC
C
CCC (3.11)
Si ha dunque teoricamente un „tuning range‟ massimo del 75% .
Passiamo quindi passare a calcolare la lunghezza delle travi di sostegno, per far ciò utilizzando
l‟equazione generale della trave:
qdx
wdEI
4
4
(3.12)
dove:
)(xww è lo spostamento lungo l'asse z del generico punto x della trave,
E è il modulo di Young del materiale,
I è il momento di inerzia della trave
q rappresenta la forza peso distribuita sulla trave (che verrà considerata nulla).
Ne deriva quindi che:
04
4
dx
wdEI (3.13)
Da questa equazione, tramite opportune derivazioni e condizioni al contorno, si ricava la lunghezza
L della trave tale che garantisca l'equilibrio tra le forze:
3
3
1)( L
EI
FLw (3.14)
dove F è la forza applicata all‟estremità della trave. Invertendo questa relazione, è possibile ricavare
il valore della lunghezza della trave in funzione degli altri parametri:
3)(3
F
EILwL (3.15)
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Da questa equazione è possibile determinare il valore di L in funzione della forza e della
deformazione massima che la trave dovrà sopportare. Considerando che la struttura è composta da
quattro travi ed ipotizzando che ciascuna trave sia sottoposta alla stessa forza elettrostatica si ha:
4
eFF (3.16)
Per la geometria della struttura si assume quindi che ogni trave sia sottoposta ad 1/4 della forza
elettrostatica complessiva, e l'escursione massima w (L) è pari ad maxh . Sotto queste condizioni la
lunghezza della trave è data dalla seguente relazione:
3max
12h
F
EIL
e
(3.17)
Per calcolare il momento di inerzia si considera la sezione della trave che viene assunta rettangolare
di dimensioni a x b sulla quale, considerando il sistema di riferimento scelto in figura 3.1 ed y come
un asse neutro, è presente un momento di inerzia pari a:
12
32
2
3 abdzazI
b
b
yy
(3.18)
Fig. 3.2
Il momento d‟inerzia dipende dallo spessore della trave nonché dalla larghezza della stessa. Lo
spessore è, come detto sopra, la quantità di polisilicio depositata: b = 2μm. Sostituendo il valore del
momento d‟inerzia nell‟espressione di L (3.16), si ottiene:
3max
3
hF
abEL
e
(3.19)
z
y
b =2 m Neutral surface
x
z
a = 4 m
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Il valore di a viene fissato in base ad una relazione empirica per cui 5ba . Imponiamo ma 4
considerando che il modulo di Young per il polisilicio vale 160 GPa, la lunghezza della trave
risulta essere:
mmL 401041069.6
)1036.3()108()104()10160( 536
71869
(3.20)
Lo sforzo sopportato dalla trave è massimo nel punto in di incastro e quando la quota z è massima
ossia per 2bz , ne risulta che lo sforzo massimo vale quindi :
MPaI
LbFeMAX 12.25
)10667.2(8
)102()104()1069.6(
8 24
656
(3.21)
Per rimanere all'interno di margini di sicurezza è opportuno che tale valore non superi i 2/3 del
punto di snervamento del materiale ( σpolyMAX = 1200 MPa ).
polyMAXpoly 3
2 (3.22)
La tensione di snervamento o punto di snervamento, è definita come il valore della tensione in
corrispondenza della quale il materiale inizia a deformarsi plasticamente, passando da un
comportamento elastico reversibile ad un comportamento plastico caratterizzato dallo sviluppo di
deformazioni irreversibili che non cessano al venir meno della causa sollecitante. Nella situazione
in esame i 2/3 del punto di snervamento del polisilicio corrispondono a 800 MPa (si osservi la
figura 3.2); pertanto la deformazione della trave sarà di tipo elastica, permettendo alla struttura di
tornare alla posizione di riposo al termine dell'applicazione della forza elettrostatica
Fig. 3.2
strain
stress
campo elastico
campo plastico
polyMAX 1200 MPa
snervamento
carico di rottura ~2500 MPa
(2/3)polyMax 800 MPa
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Capitolo 4
Processi costruttivi
Per realizzazione il componente verranno utilizzate le tecniche tipiche di creazione di un dispositivo
MEMS. Come substrato sul quale realizzare il componenti si è scelto un wafer di vetro in quanto,
essendo quest'ultimo un isolante, permette di minimizzare le correnti parassite presenti. La
realizzazione del condensatore a capacità variabile prevede processi di deposizione, di etching, e
processi fotolitografici, per quest‟ultimi si utilizzeranno diverse maschere di tipo soda lime (per un
totale di otto), ed una particolare attenzione si porrà durante la realizzazione delle stesse al
posizionamento dei marker, ossia riferimenti geometriche che permettono di allineare con estrema
precisione le maschere sulla superficie del wafer (vedi Capitolo 5).
4.1 Passi di processo
Diamo ora quindi la descrizione in sequenza dei passi di processo necessari per la fabbricazione del
nostro componente, fornendo per meglio capire, anche una rappresentazione grafica di una sezione
della struttura (figura 4)
Fig 4
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1) Wafer Cleaning Prima di compiere qualunque azione sul wafer, lo si pulisce per eliminare eventuali impurità, che
indebolirebbero l'adesione della seguente deposizione.
2) Deposizione del Nitrato
Il passo successivo consiste nel depositare tramite evaporazione un sottile strato di 0.6µm di nitrato,
allo scopo di passivare il substrato in quanto tale materiale risulta essere una barriera contro la
diffusione degli ioni.
3) Deposizione del Polisicio 0
Questa prima deposizione di 0.5µm di polisicio serve per costruire la piastra inferiore del
condensatore, la base per i „pad‟ dove andare ad applicare i morsetti della tensione e di misura, e le
piste e di interconnessione agli stessi.
4) Fotolitografia
A questo punto seguono una serie di processi standard che accorperemo per semplicità sotto il nome
fotolitografia, tali processi sono necessari ogni volta che si vuole andare a sagomare
opportunamente la struttura per riuscire ad avere il pattern da noi desiderato. Tutti i processi
litografici devono essere condotti in un ambiente il privo di impurità: per tale ragione si effettuano
in una camera pulita che non contiene più di cento particelle di impurità per piede cubo.
La fotolitografia è dunque il trasferimento di un pattern ad un materiale fotosensibile per
esposizione selettiva ad una sorgente di radiazioni quale ad esempio la luce. Nei dispositivi MEMS
il materiale fotosensibile utilizzato è il photoresist che non è altro che un polimero organico che
varia la propria solubilità in base all'azione della luce su di esso. Se il photoresist è positivo allora la
parte illuminata risulta più solubile di quella non esposta e può essere selettivamente rimossa nella
successiva fase di sviluppo, altrimenti il photoresist è negativo ed il comportamento risulta essere
invertito.
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Fig. 4.1
In figura 4.1 è mostrato un tipico esempio di processo fotolitografico.
a) Sulla superficie della fetta viene depositato uniformemente uno strato di metallo;
b) Sopra lo strato di metallo viene deposto uno strato di photoresist positivo;
c) La fetta viene esposta selettivamente alla radiazione elettromagnetica a cui il resist è
sensibile mediante l'utilizzo di un'opportuna maschera sulla quale è riportata la figura
geometrica desiderata (la maschera è trasparente su tutta la sua superficie all'infuori di una
regione di forma e posizione corrispondenti a quelle richieste);
d) Il photoresist viene sviluppato e lavato in modo tale da rimuovere la parte di photoresist
impressionata;
e) Il metallo non protetto dal photoresist viene attaccato con un opportuno agente;
f) Viene quindi asportato anche il resist di protezione, ottenendo così l'aspetto desiderato del
wafer.
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4.1)Passi del processo fotolitografico
I passi di un generico processo fotolitografico sono:
1) Deposizione del photoresist AZ1518: mediante la tecnica dello spinning, ovvero attraverso
la deposizione di una goccia di polimero organico al centro del wafer che, in seguito, inizia a
ruotare (in questo modo il photoresist si distribuisce uniformemente su tutto il piano).
2) Soft baking: il wafer viene inserito in un forno per 5-10 minuti a circa 80°, per indurire il
photoresist, in modo tale da garantire una buona tenuta sul wafer.
3) Esposizione 1 X Contact Aligner : viene allineata per contatto la maschera .
4) Sviluppo AZ del photoresist: il photoresist è soggetto ad attacchi bagnati di agenti chimici
(swelling) che rimuovono le zone illuminate dai raggi UV.
5) Hard-baking: il wafer viene reinserito in un forno per 20-30 minuti ad una temperatura
compresa tra i 100°C e 150°C.
6) Etching bagnato: con tale operazione si asporta il materiale nelle regioni non coperte da
resist, attacco viene detto „bagnato‟ perché prevede l'immersione del wafer in una soluzione
acida che attacca ed elimina (per reazione chimica) il materiale nei punti dove è stato
appena rimosso il resist.
7) Stripping organico del photoresist: il photoresist rimasto viene incenerito in un forno a
400°C.
8) Pulizia piranha: viene eseguito un ulteriore attacco bagnato per rimuovere eventuali residui
lasciati dai passi precedenti.
4.2) Etching del polisicio
Nel caso occorra rimuovere del polisilicio, nel processo fotolitografico non si userà un attacco di
tipo bagnato,punto f della sequenza dei passi al punto 4.1, bensì si utilizzerà per questo tipo di
etching, il così detto RIE cioè Reactive Ion Etching. Si tratta di una tecnica di etching a secco che
rientra nella tipologia dei plasma-etching systems, in cui particelle cariche di un plasma si
scontrano con la superficie del wafer e rimuovono strato dopo strato il materiale. L'etching a ioni
reattivi viene applicato in particolare per le strutture anisotrope del silicio, per dielettrici organici e
inorganici, materiali barriera metallici e polimeri per applicazioni elettroniche e optoelettroniche.
Per esempio nella rimozione di silicio o di strati contenenti silicio vengono utilizzati in primo
luogo gas etching a base di fluoro, quali CF4 e SF6, mentre invece l'etching di molecole organiche
o la pulizia di strati inorganici da residui organici viene eseguito attraverso del plasma di ossigeno o
gas composti da O2 e CF4.
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4.3) Prima Maschera
Fig. 4.2 Prima Maschera
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5) Deposizione PSG
Dopo il primo processo fotolitografico si procede con una successiva deposizione di uno strato
sacrificale PSG acronimo che sta per PhosphoSilicate Glass dello spessore di 1.5µm per creare uno
spessore su cui andare a costruire il piatto flottante della struttura. Questo materiale è un silicato
drogato con del fosforo, largamente usato per questi scopi dato la facilita di etching del materiale. Il
PSG si deposita attraverso il processo di LPCVD, Si tratta del processo di deposizione chimica,
Chemical Vapor Deposition a bassa pressione che permette di ottenere strati con eccellente
uniformità di spessore e caratteristiche del materiale.
6) Reflow
Dopo la deposizione del PSG, si esegue un reflow ossia si effettua un riscaldamento del wafer per
planarizzare la deposizione del materiale sacrificale e far si che la superficie della struttura risulti
liscia ed uniforme.
7) Fotolitografia: Si ripercorrono tutti i passi del punto 4.1 che per brevità omettiamo di ripetere
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7.1) Seconda Maschera
Fig. 4.3 Seconda Maschera
Da ora in poi illustreremo velocemente i successivi passi di fabbricazione in quanto per la maggior
parte sono ripetizioni cicliche di passi precedentemente visti:
8) Deposizione Polisicio1: Deposizione di 3.5 µm di polisicio serve per costruire la piastra intermedia del condensatore
9) Fotolitografia: Si ripercorrono tutti i passi del punto 4.1 che per brevità omettiamo di ripetere usando del
photoresis Positivo.
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9.1) Terza Maschera (serve a sagomare la struttura centrale)
Fig. 4.4 Terza Maschera
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9.2) Quarta Maschera (serve a portare allo spessore di 2 µm il piatto centrale e le travi)
Fig. 4.5 quarta Maschera
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10) Deposizione PSG Si deposita quindi nuovamente del PSG per uno spessore pari a 1 µm
11) Reflow
Si effettua nuovamente la procedura del reflow.
12) Fotolitografia Si ripercorrono tutti i passi del punto 3.4.1 che per brevità omettiamo di ripetere, usando però del
photoresis Negativo
12.1) Quinta Maschera
Fig. 4.6 Quinta Maschera
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13) Deposizione di Polisilicio2 Si deposita quindi nuovamente del PSG per uno spessore pari a 5.0µm
14) Fotolitografia Si ripercorrono tutti i passi del punto 3.4.1 che per brevità omettiamo di ripetere, usando del
photoresis Positivo
14.1) Etching del polisicio
Attraverso il Rie si fa un etch di uno strato di spessore pari a 4.5 µm.
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14.2) Sesta Maschera
Fig. 4.7 Sesta Maschera
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15) Fotolitografia Si ripercorrono tutti i passi del punto 3.4.1 che per brevità omettiamo di ripetere, usando del
photoresis Positivo.
15.1) Settima Maschera
Fig. 4.8 Settima Maschera
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16) Deposizione Oro
Mediante l'evaporazione di uno strato di 0.5 µm di oro e il conseguente etching per aumentare la
conducibilità del top plate, delle piste e dei pad. In questo modo si cerca di ridurre le componenti
parassite che possono influire nel tuning range della capacità.
17) Fotolitografia Si ripercorrono tutti i passi del punto 3.4.1 che per brevità omettiamo di ripetere, usando del
photoresis Positivo:
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17.1) Ottava Maschera
Fig. 4.9 Ottava Maschera
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4.1.1 Riassunto dei passi di processo
In tabella 4.1 troviamo riassunti i passi di processo necessari alla realizzazione della struttura.
Ordine Passo di processo
1 Wafer Cleaning
2 Deposizione Nitrato
3 Deposizione Poly0
4 Processi Fotolitografici *
5 Deposizione PSG
6 Reflow
7 Processi Fotolitografici *
8 Deposizione Poly1
9 Processi Fotolitografici *
10 Deposizione PSG
11 Reflow
12 Processi Fotolitografici *
13 Deposizione Poly2
14 Processi Fotolitografici *
15 Processi Fotolitografici *
16 Deposizione Oro
17 Processi Fotolitografici *
Tabella 4.1
* Il passo di processo che va sotto il nome di processi fotolitografici comprende al suo interno una
serie di passi intermedi che sono riportati in tabella 4.2
Ordine Passi del processo Fotolitografico
1 Deposizione del photoresist (AZ1518)
2 Soft baking
3 Esposizione 1 X Contact Aligner
4 Sviluppo AZ del photoresist
5 Hard-baking
6 Etching
7 Stripping organico del photoresist
8 Pulizia piranha
Tabella 4.2
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4.2 Struttura Completa
Diamo ora una rappresentazione tridimensionale della struttura realizzate seguendo i passi di cui al
punto 4.1
Fig. 4.10 Visione 3d della struttura
Per una migliore comprensione forniamo in figura 4.12 anche un visione 3D non in scala della
struttura in cui sono state enfatizzate le dimensioni e si sono stati usati differenti colori per meglio
evidenziare le differenti parti di cui la struttura è composta, in figura 4.14 si vede invece un
dettaglio della stessa.
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Fig. 4.12 Visione 3d non in scala della struttura
Fig. 4.13 Dettaglio 3d non in scala della struttura
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Capitolo 5
Posizionamento dei Marker
Nella realizzazione delle maschere un ruolo importante, per il loro corretto utilizzo, è rivestito da
dei riferimenti chiamati marker. Questi sono strutture geometriche che permettono il preciso
allineamento delle maschere sul wafer, sovrapponendo i marker del wafer con quelli della maschera
si ottiene il corretto trasferimento delle strutture dall'uno all'altro.
Possono essere di varie forme a seconda della precisione richiesta:
I marker della prima maschera sono di riferimento per l'allineamento delle successive. La zona dove
sono inseriti i marker è illustrata in figura 5.1
Fig. 5.1 Posizionamento dei marker sul wafer
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Per riuscire a vedere dove si trovano, i marker vanno inseriti in un quadrato di circa 3mm di lato di
colore diverso rispetto al resto del substrato. Su ognuna delle maschere successive alla prima sono
state fatte delle aperture della stessa forma del marker che si intende utilizzare, ma leggermente più
grandi (circa 4µm per ogni lato), a causa delle deposizioni che creano degli strati di metallo sopra i
marker. I marker sono dunque 7 per 8 maschere ed il loro posizionamento su
ciascuna maschera è illustrato in figure seguenti
In ogni reticolo vanno inseriti dei marker per riuscire ad allineare tra loro le varie maschere. La
zona del reticolo dove vanno inseriti ` e indicata in figura 5.2. Per permettere all‟operatore di vedere
dove si trovano vanno messi in un quadrato di 2 − 3mm di lato di colore diverso rispetto al resto del
substrato. Quindi, li inseriremo in un quadrato vuoto di 3mm di lato.
Fig 5.2
Nel primo reticolo, quello del primo strato di polisilicio, inseriamo tutti il primo marker a forma di
croce che poi verrà utilizzato per allineare tutte le altre maschere alla prima. Considerando anche
l‟underetching, sul substrato otterremo una croce di dimensioni pari a 150μm di larghezza e 150μm
di altezza. Per effettuare l‟allineamento delle tre maschere successive, useremo ogni volta una croce
diversa. Ognuna di esse metteremo un‟apertura con la forma del marker che vogliamo usare, ma
leggermente più grande. In teoria per effettuare l‟allineamento basterebbe allargare i marker di
2÷3μm su ogni lato. In realtà dobbiamo ingrandirle un po‟ di più, fino a 4†5μm.Questo
accorgimento serve a fare in modo che i processi effettuati tra l‟utilizzo delle due maschere non ci
rendano ciechi rispetto ai marker stessi. Infatti, per esempio, quando l‟operatore andrà ad allineare
la maschera successiva il marker sarà completamente ricoperto da uno strato del materiale deposto.
Il marker sarà ancora visibile con un microscopio ottico da parte dell‟operatore, poiché in
corrispondenza di esso si crea uno scalino del materiale deposto. In figura 5.3 da sinistra a destra e
dall‟alto verso il basso sono collocati tutti i marker per ogni maschera che verranno utilizzati per
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Pagina 36
ogni procedura di allineamento. Le successive maschere (figura 5.4÷5.10) avranno delle croci
posizione all‟altezza della croce corrispondente con una grandezza maggiorata ad ogni processo.
Quindi la seconda maschera avrà una croce di altezza e larghezza pari a 155um e così via, fino ad
arrivare alla ottava maschera dell‟oro che avrà una dimensione di 185um x 185um, i valori delle
dimensioni dei marker di ogni maschera è riportata in tabella 5.1.
Fig 5.3 – Marker prima maschera Fig 5.4 – Marker seconda maschera
Fig 5.5 – Marker terza maschera Fig 5.6 – Marker quarta maschera
Fig 5.7 – Marker quinta maschera Fig 5.8 – Marker sesta maschera
Fig 5.9 – Marker settima maschera Fig 5.10 – Marker ottava maschera
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Maschera Dimensioni marker
Width (µm) Legnth (µm)
Prima 150 150
Seconda 155 155
Terza 160 160
Quarta 165 165
Quinta 170 170
Sesta 175 175
Settima 180 180
Ottava 185 185
Tabella 5.1
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Capitolo 6
Analisi dei costi
Il problema del costo di un dispositivo elettronico è un problema essenziale nella realizzazione del
componente stesso; infatti, oltre ad essere performante, questo deve avere un costo ridotto per poter
fronteggiare la concorrenza.
Nel seguito verranno esaminati i vari passi di processo e, di ognuno di questi, verrà fornito il costo
di realizzazione in base alle varie tecniche adottate e tecnologie sfruttate. Per l'analisi che segue, si è
fatto uso del prezzario fornito dalla Integrated Micromachines Incorporated e sono stati considerati
wafer dal diametro di 100mm: l'area complessiva risulta quindi essere pari a 7.85*109 µm
2.
6.1 Costo Singoli passi di processo
Illustriamo ora i costi che dovremmo sostenere per ogni singolo passo di processo:
1) Substrato:
Come prima realizzazione del componente sviluppato, si è pensato di commissionare alla fonderia
la produzione di 25 wafer di vetro, sui quali è stato possibile integrare 190775 componenti. Il costo
di ciascun wafer è di 15,00 dollari, nei quali sono incluse le spese per la pulizia preventiva del
materiale.
2) Deposizione del nitrato: La fonderia prevede un costo di 35,00 dollari per una deposizione iniziale di 1000 Å di nitrato
(prezzo considerato per un wafer). Per ogni Å successivo è previsto un costo di 0,005 dollari.
Per quanto riguarda la deposizione effettiva, dal momento che è stato deciso, in fase di progetto, di
deporre 0.6 μm di nitrato, si avrà un costo di 60,00 dollari a wafer. Di conseguenza, il costo totale
per il processo di deposizione è di 1500 dollari.
In tabella 1 sono illustrate in dettaglio le fasi suddette.
Descrizione Costo per wafer Costo per lotto
Costi di fonderia(deposizione)
Primi 1000 Å $ 35,00 $ 875
Å addizionali $ 0,005*5000 $ 625
TOTALE $ 1500 Tabella 1
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3) Deposizione del primo strato di polisilicio:
La fonderia prevede un costo di 220,00 dollari per una deposizione iniziale di 1000 Å di nitrato
(prezzo considerato per un lotto di 25 wafer). Per ogni Å successivo è previsto un costo di 0,04
dollari.
Per quanto riguarda la deposizione effettiva, dal momento che è stato deciso, in fase di progetto, di
deporre 0.5 μm di polisilicio, si avrà un costo di 380,00 dollari a lotto.
In tabella 2 sono illustrate in dettaglio le fasi suddette.
Descrizione Costo per lotto
Costi di fonderia(deposizione)
Primi 1000 Å $220
Å addizionali $ 0,04*4000
TOTALE $ 380 Tabella 2
4) Litografia per il polisilicio: . Il processo prevede l'applicazione del resist AZ1518, offerta a 5,00 dollari a wafer. Il costo totale,
essendo stati commissionati 25 wafer, è dunque di 125,00 dollari.
Successivamente si esegue un'esposizione di tipo 1X Contact Aligner dal costo di 7,00 dollari a
wafer; per questo passo di sviluppo, la spesa prevista è quindi di 175,00 dollari.
Segue quindi uno sviluppo AZ dal costo di 20,00 dollari a wafer (500,00 dollari per l‟intero lotto),
che comprende anche la fase di soft baking (il wafer è inserito in un forno per 5-10 minuti a circa
80°, per indurire il photoresist, in modo tale da garantire una buona tenuta sul wafer).
Fatto ciò si passa all‟Hard Baking il cui costo è 25,00 dollari a lotto.
E‟ necessario rimuovere il polisilicio in eccesso: quest'operazione si esegue mediante un
procedimento di etching ionico avente un costo di 25,00 dollari a wafer (il costo per il lotto totale
sarà quindi di 625 dollari).
Per rimuovere il resist si esegue uno Stripping Organico al costo di 50, 00 dollari. Si provvede
quindi alla pulizia dei wafer tramite tecnica Piranha dal costo di 50,00 dollari.
Il costo totale per la prima litografia è quindi di 1550,00 dollari; tutti i precedenti passi sono
riassunti in tabella 3.
Descrizione Costo per wafer Costo per lotto Costo totale
Passo di processo
Maschera 1 $ 450 $ 450
Applicazione Photoresist
positivo
$ 5 $ 125
Esposition (1x Contact Aligner) $ 7 $ 175
Sviluppo AZ $ 20 $ 500
Baking over bake $ 25 $ 25
Etching polisilicio $ 25 $ 625
Stripping del photoresist $ 50 $ 50
Pulizia Piranha $ 50 $ 50
TOTALE $ 2000 Tabella 3
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5) Deposizione del psg:
Una volta che è stato creato il piatto alla base del condensatore, si provvede a creare uno spessore
su cui andare a costruire il secondo piatto a una distanza di 1 µm da quello in basso: per fare ciò si
depone uno strato di psg. Considerando un costo per i primi 1000 Å di 220 dollari (per 25 wafer) e
per ogni Å successivo di 0,04 dollari, il costo totale per questo processo è di 980 dollari.
Descrizione
Costo per lotto Costi di fonderia(deposizione LPCVD)
Primi 1000 Å $220
Å addizionali $ 0,04*9000
TOTALE $ 580 Tabella4
6) Litografia del psg:
Una volta creato lo spessore necessario si devono creare le strutture di sostegno del condensatore,
per questo si provvede a un etching del psg.
Descrizione Costo per wafer Costo per lotto Costo totale
Passo di processo
Maschera 2 $ 450 $ 450
Applicazione Photoresist negativo $ 5 $ 125
Esp (1x Contact Aligner) $ 7 $ 175
Sviluppo AZ $ 20 $ 500
Baking over bake $ 25 $ 25
Etching polisilicio $ 25 $ 625
Stripping del photoresist $ 50 $ 50
Pulizia Piranha $ 50 $ 50
TOTALE $ 2000 Tabella 5
7) Deposizione del secondo strato di polisilicio:
E‟ necessario adesso depositare 3,5 µm di polisilicio per creare le strutture di sostegno e la parte del
piatto centrale.
Considerando sempre un costo per i primi 1000 Å di 220 dollari (per 25 wafer) e per ogni Å
successivo di 0,04 dollari, il costo totale per questo processo è di 980 dollari.
Descrizione Costo per lotto
Costi di fonderia (deposizione)
Primi 1000 Å $220
Å addizionali $ 0,04*34000
TOTALE $ 1580 Tabella 6
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8) Litografia del secondo strato di polisilicio:
Deposto il secondo strato di polisilicio, si dovrà sagomare il piatto centrale del condensatore: per
fare questo è necessario un nuovo processo di litografia in cui l‟attacco RIE è di 3,5 µm .
Descrizione Costo per wafer Costo per lotto Costo totale
Passo di processo
Maschera 3 $ 450 $ 450
Applicazione Photoresist positivo $ 5 $ 125
Esp (1x Contact Aligner) $ 7 $ 175
Sviluppo AZ $ 20 $ 500
Baking over bake $ 25 $ 25
Etching polisilicio di 3, 5 µm (RIE) $ 25 $ 625
Stripping del photoresist $ 50 $ 50
Pulizia Piranha $ 50 $ 50
TOTALE $ 2000 Tabella 7
9) Litografia secondo strato di polisilicio per eliminare parti in eccesso:
Deposto il secondo strato di polisilicio, dopo aver creato e sagomato il piatto centrale del
condensatore e le strutture di sostegno del piatto stesso si deve fare in modo che il piatto e le travi
siano spesse 2 µm: per fare questo è necessario un nuovo processo di litografia e un attacco RIE di
1,5 µm.
Descrizione Costo per wafer Costo per lotto Costo totale
Passo di processo
Maschera 4 $ 450 $ 450
Applicazione Photoresist
positivo
$ 5 $ 125
Esp (1x Contact Aligner) $ 7 $ 175
Sviluppo AZ $ 20 $ 500
Baking over bake $ 25 $ 25
Etching polisilicio di 1,5 µm
(RIE)
$ 25 $ 625
Stripping del photoresist $ 50 $ 50
Pulizia Piranha $ 50 $ 50
TOTALE $ 2000 Tabella 8
10) Deposizione del psg:
Una volta che è stato creato la struttura di sostegno e il piatto centrale, si provvede a creare uno
spessore su cui andare a costruire il piatto finale a una distanza di 1 µm da quello di mezzo: per fare
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ciò si depone uno strato di psg di 1,5 µm . Considerando un costo per i primi 1000 Å di 220 dollari
(per 25 wafer) e per ogni Å successivo di 0,04 dollari, il costo totale per questo processo è di 980
dollari.
Descrizione Costo per lotto
Costi di fonderia (deposizione LPCVD)
Primi 1000 Å $220
Å addizionali $ 0,04*9000
TOTALE $ 580 Tabella 9
11) Litografia dello strato di psg:
Deposto lo strato sacrificale di psg, si dovrà provvedere ad attaccarlo laddove voglio costruire il
piatto superiore del condensatore.
Descrizione Costo per wafer Costo per lotto Costo totale
Passo di processo
Maschera 5 $ 450 $ 450
Applicazione Photoresist negativo $ 5 $ 125
Esp (1x Contact Aligner) $ 7 $ 175
Sviluppo AZ $ 20 $ 500
Baking over bake $ 25 $ 25
Etching polisilicio (RIE) $ 25 $ 625
Stripping del photoresist $ 50 $ 50
Pulizia Piranha $ 50 $ 50
TOTALE $ 2000 Tabella 10
12) Deposizione del terzo strato di polisilicio:
E‟ necessario adesso depositare 5,0µm di polisilicio per creare la piastra superiore del condensatore
e le pareti di sostegno della struttura.
Considerando sempre un costo per i primi 1000 Å di 220 dollari (per 25 wafer) e per ogni Å
successivo di 0,04 dollari, il costo totale per questo processo è di 980 dollari.
Descrizione Costo per lotto
Costi di fonderia (deposizione)
Primi 1000 Å $220
Å addizionali $ 0,04*49000
TOTALE $ 2180 Tabella 11
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13) Litografia del terzo strato di polisilicio:
Deposto il terzo strato di polisilicio, si dovrà sagomare il piatto superiore del condensatore: per fare
questo è necessario un nuovo processo di litografia e un attacco RIE di 4,5 µm perché lo spessore
del piatto è di 0,5 µm.
Descrizione Costo per wafer Costo per lotto Costo totale
Passo di processo
Maschera 6 $ 450 $ 450
Applicazione Photoresist
positivo
$ 5 $ 125
Esp (1x Contact Aligner) $ 7 $ 175
Sviluppo AZ $ 20 $ 500
Baking over bake $ 25 $ 25
Etching polisilicio di 3,5 µm
(RIE)
$ 25 $ 625
Stripping del photoresist $ 50 $ 50
Pulizia Piranha $ 50 $ 50
TOTALE $ 2000 Tabella 12
14) Litografia terzo strato di polisilicio per eliminare parti in eccesso:
Deposto il terzo strato di polisilicio, dopo aver creato e sagomato il piatto superiore del
condensatore e le strutture di sostegno del piatto stesso si devono eliminare le parti in eccesso: per
fare questo è necessario un nuovo processo di litografia e un attacco RIE di 0,5 µm.
Descrizione Costo per wafer Costo per lotto Costo totale
Passo di processo
Maschera 7 $ 450 $ 450
Applicazione Photoresist positivo $ 5 $ 125
Esp (1x Contact Aligner) $ 7 $ 175
Sviluppo AZ $ 20 $ 500
Baking over bake $ 25 $ 25
Etching polisilicio di 0,5 µm (RIE) $ 25 $ 625
Stripping del photoresist $ 50 $ 50
Pulizia Piranha $ 50 $ 50
TOTALE $ 2000 Tabella 13
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15) Deposizione di uno strato di oro:
La fonderia prevede un costo di 100 dollari per una deposizione iniziale di 1000 Å di oro (per tutti i
25 wafer). Per ogni Å successivo è previsto un costo di 0,065 dollari.
Descrizione Costo per lotto
Costi di fonderia (deposizione)
Primi 1000 Å $100
Å addizionali $ 0,065*4000
TOTALE $ 360 Tabella 14
16) Litografia dello strato d‟oro:
Deposto lo strato d‟oro, si dovrà rimuovere l‟oro in eccesso per creare le piste dei contatti: per fare
questo è necessario un nuovo processo di litografia e un attacco bagnato di 0,5 µm.
Descrizione Costo per wafer Costo per lotto Costo totale
Passo di processo
Maschera 8 $ 450 $ 450
Applicazione Photoresist positivo $ 5 $ 125
Esp (1x Contact Aligner) $ 7 $ 175
Sviluppo AZ $ 20 $ 500
Baking over bake $ 25 $ 25
Etching bagnato di 0,5 µm $ 35 $ 875
Stripping del photoresist $ 50 $ 50
Pulizia Piranha $ 50 $ 50
Costo di setup $ 150 $ 150
TOTALE $ 2400 Tabella 15
17) Dicing:
Si è ultimata la preparazione dei wafer; a questo punto, occorre tagliarli, mediante il dicing al fine
di ottenere il singolo componente.
Questo passo consiste di un costo fisso di set-up di 50 dollari. Il processamento di un singolo wafer
costa 35 dollari, mentre per il dicing vero e proprio esiste un costo a taglio di 0,30 dollari. Per il
calcolo del numero di tagli da eseguire è necessario fare le seguenti considerazioni:
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a) Il numero di die per wafer è dato dalla seguente formula:
2 2
/ __ 2* _
r rdies wafer test dies
die area die area
Dove con die_area si indica l'area del dispositivo, con r il raggio del wafer e con test_dies un
certo numero di dispositivi ad hoc che vengono integrati sul wafer al solo scopo di testare la
qualità dello stesso (in quanto molto pochi, nei calcoli successivi verranno trascurati). Date
le dimensioni del wafer (100mm di diametro) e del dispositivo (1mm di lato), si hanno circa
7631 componenti per wafer.
b) Dal momento che parte dell'area del wafer viene sprecata, se ne considera per l'utilizzo
effettivo il 90%, dal quale si ricava il raggio effettivo;
c) Il numero di tagli effettuati è pari alla somma dei tagli orizzontali e verticali, ottenuti
dividendo il diametro del wafer per le dimensioni orizzontale e verticale del die del
componente realizzato. In definitiva, si ottengono complessivamente 200 tagli.
Il costo per wafer ammonta a 95 dollari. Dal momento che si sta considerando un lotto di 25 wafer,
il dicing effettivo viene a costare, complessivamente, per questo passo di processo, 2425 dollari.
Tutte le fasi per questo passo di analisi sono illustrate in tabella.
Descrizione
Costo per wafer Costo totale Costi di fonderia(deposizione )
Costi di setup $ 50
Processamento $ 35 $ 875
Dicing($ 0,30 a taglio) $ 60 $ 1500
TOTALE $ 2425 Tabella 16
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6.2 Analisi conclusiva dei costi
In tabella 17 si riporta un‟analisi conclusiva dei costi di lavorazione per realizzare il nostro
componente per un lotto di 25 wafer.
Descrizione Costo totale
Wafers di vetro $ 375
Deposizione nitrato $ 1500
1° deposizione di polisilicio (0,5 µm) $ 380
1° litografia del polisilicio $ 2000
1° deposizione del psg (1 µm) $ 580
1° litografia del psg $ 2000
2° deposizione del polisilicio (3,5 µm) $ 1580
2° litografia del polisilicio $ 2000
Litografia per eliminare parti in eccesso $ 2000
2° deposizione del psg (1µm) $ 580
2° litografia del psg $ 2000
3° deposizione del polisilicio (5 µm) $ 2180
3° litografia del polisilicio $ 2000
Litografia per eliminare parti in eccesso $ 2000
Deposizione dell‟oro (0,5 µm) $ 360
Litografia dell‟oro $ 2400
Dicing $ 2425
TOTALE $ 26360
Tabella 17
Considerando che il numero di condensatori variabili realizzabili per un singolo lotto è 190775 e
che costo totale per realizzarli ammonta a 26360 $ segue che ogni singolo componente realizzato
pertanto verrebbe a costare ≈ 0.14 $ (per la precisione 0.1382$)
Numero di componenti Totali Costi Totali
190775 23360 $
Costo Singolo pezzo
0.1382 $
Tabella 18
Condensatore a Capacità Variabile
Tesina Sistemi microelettromeccanici
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Bibliografia
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