Kapitola 3 Průmyslové aplikace 3.1 Príklady z praxe • Mikroelektronika: integrované obvody obsahující polovodičové součástky (tranzistory, diody) a pasivní komponenty • Automobilový průmysl: antikorozní vrstvy a povrchove úpravy, antireflexní vrstvy, senzory • Textilní průmysl • Dalsí spotrební zboZí, napr. sportovní potreby • Obrýbecí průmysl • Obaloví technika • Lekarství 3.2 Mikroelektronika I Mikroelektronika = elektronika v mikro-měřítku (tranzistory, diody, kondenzátory, indukčnosti, odpory a samozrejme vodiče a izolanty) = integrovane obvody (tvoreny hlavne tranzistory): • Small-Scale Integration (SSI) - pouze nekolik tranzistoru, • Medium-Scale Integration (MSI) - koncem 60tých let, stovky tranzistoru na čipu, • Large-Scale Integration (LSI) - polovina 70tých let, desítky tisíc tranzistoru, • Very Large-Scale Integration (VLSI) - stovky tisíc zacatkem 80tých let, 109 v roce 2007 Převážná většina technologie je založena na křemíku, tj. substrát je monokrystal Si. Některé speciální aplikace (LED, lasery, solarní Clanky, velmi rychle IO) využívají polovodiCe III-V (např. GaAs). 3.3 Mikroelektronika II V integraci VLSI se používají integrované obvody CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor), protože se príliš nežahrívají. V teto i jiných technologiích (bipoiarní kremíkova technologie nebo GaAs MESFET) se používí celí rada procesních kroku: • Epitaxní rust dopovane vrstvy Si nebo GaAs na Si nebo GaAs subtmtu. • Iontova implantace dopantu (B a P do Si, Si do GaAs) do urciteho místa a hloubky. Implantacní poskožení se musí odstranit žahrítím. • Iontova implantace nedopantu (napr. protonu) ža ucelem žpusobení mírneho poskožení, a tím snížení vodivosti tak, aby doslo k elektricke ižolaci soucastek. 3.4 Mikroelektronika III • Depozice dielektrických vrstev kvůli oddelení vodivých cástá V MOS technologii roste oxid hradla termální oxidací Si. Dielektricke vrstvy (Si3N4, SiO2, nekdy do-povane B, P), které se pnpravují jinou metodou, jsou zapotrebí v mnoha dalsích krocích, kde je treba oddelit vodive spoje, zajistit pasivaci, ochranu proti poskrábaní apod. • Vytvorení masky (patterning) definující specificke rysy struktury. To obvykle zna-mena pokrytí substrítove desky fotocitlivym materiílem (rezistem), kterí se vystaví energetickemu zarení (UV, rtg fotony, elektrony nebo ionty), takze lokalne dojde ke zmene jeho struktury a nísledním vyvolíním se vytvorí sablona. • Leptaní struktury do polovodice, do dielektricke vrstvy nebo vrstvy kovove (napr. Al). 3.5 Mikroelektronika IV • Zarovnaní povrchu (planarization) umoZňuje další krok procesu. Fokuzační hloubka pro optickou litografii je jen 1 /xm — sloZite na nerovnem povrchu (povrch desky muZe být po nekolika procesních krocích velmi nerovný). Planarizace muZe znamenat depozici organicke vrstvy (polyimid), ktem vyplní prohlubne, v kombinaci s odstranením materialu z vyvíseních míst. • Depozice polykrystalickeho polovodice, predevsím Si, jako hradla tranzistoru. • Čistení mezi jednotlivími kroky procesu. Úspech dalsího kroku casto velmi zívisí na cistote povrchu (epitaxní mst Si na Si, ohmickí kontakt mezi GaAs a Ni-Ge-Au). Realizace IO vyzaduje 10-12 írovní maskovíní — ruzne procesy, cisty povrch (predevsím fotolitografie a odstranení fotorezistu). 3.6 Tenké vrstvy pro optiku • Antireflexní vrstvy • Reflexní vrstvy • Interferenční vrstvy • Dvojlome a polarizující vrstvy 3.7 Senzory • Senzory tlaku • Senzory zrychlení • Senzory rotace • Senzory plynu, toxických látek, tezkých kovu 3.8 Úprava povrchových vlastností • Pasivace povrchů (antikorozní vrstvy, chemicky odolné vrstvy) • Tribologické aplikace (sníZení trení, ochrana pred mechanickým poškozením, tvrdé a sůpertvrdíe vrstvy) • Dekorativní aplikace (zmena barvy, barevne efekty ...) • Hydrofobní nebo hydrofilní povrchy (nemlZící se skla, nespinící se materiíly, apli-kovatelnost níterů ...)