<<
>>

Англо-русский терминологический словарь по микро- и наносистемной технике

Даны термины и наиболее широко употребляемые словосочетания и аббревиатуры по микро- и наносистемной технике и технологии их изготовления

А

Ablation — абеляция. Процесс удаления поверхностного слоя материала путем его срезания, шлифовки или испарения.

Применяется для получения требуемых размеров микроэлементов или требуемой толщины слоев (тонкая подгонка размеров). Используется также для обработки поверхности подложки перед формированием на ней верхнего рабочего слоя материала в целях повышения адгезии последнего. Различают плазменную, термическую, механическую, газовую, лазерную абеляцию.

Absorption — абсорбция. Процесс поглощения вещества из смеси газов жидкостью. В отличие от адсорбции, абсорбция происходит во всем объеме поглотителя (абсорбента). Поглощаемое вещество — абсорбат. Примеры: абсорбент вода поглощает газы NH3, НС|5 H2S, С12 (абсорбагы).

Accelerometer — акселерометр. Сенсорное устройство, которое измеряет ускорение или силу гравитации, способную сообщать (вызывать) ускорение. Акселерометр также используется как микродатчик для определения и измерения колебаний.

Accelerated life testing — ускоренное испытание на отказ. Методология в теории надежности МЭМС и НЭМС. Микроизделие подвергается высокому уровню рабочих нагрузок и сильному воздействию окружающей среды, таких как высокая температура и напряжение. Применяется для ускорения появления отказа, который обычно проявляется на более поздних стадиях «жизни» микроизделия.

Accuracy — точность (погрешность) измерений. Точность — характеристика измерения, отражающая степень близости его результатов к истинному значению измеряемой величины. Оценкой точности измерений может служить величина, обратная относительной погрешности измерений. Погрешность измерений (ошибка измерений) — отклонение результатов измерений от истинных значений измеряемой величины.

Различают систематические и случайные погрешности измерений, а также промахи. Системагические обусловлены главным образом погрешностями средств измерений и несовершенством методов измерений. Случайные обусловлены неконтролируемыми изменениями окружающих условий. Промахи обусловлены неисправностью средств измерений.

Acid — кислота, кислотная среда. Примеры: HF, NHO,, H2S04, Н3Р04, СН3СООН и др.

Actuator — актюатор, микроисполнительное устройство, микродвигатель, микродвижитель. Некоторый возбуждающий механизм, который приводит

в действие какое-либо устройство посредством преобразования одного вида энергии в другую (в механическую энергию). Различают актюаторы магнитные, пьезоэлектрические, электростатические, биметаллические и др.

Acoustic electromotive force element — элемент акустоэлектрического силового двигателя. Преобразователь, который преобразует кинетическую энергию акустической волны в электрическую энергию. Иногда в литературе встречаются другие названия этого микроизделия: акустоэлектронный (аку- стоэлектрический) преобразователь (акгюатор).

Action potential — биопотенциал, потенциал действия. Потенциал передачи сигнала (биологического), потенциал сокращения (мускул), потенциал движения (мембраны). Это временное изменение электрического напряжения между стенками клеточной мембраны нерва или клетками мускула. Биопотенциал действия возникает, когда клетка стимулируется нервным импульсом. Биопотенциалы формируют механизм, по которому сенсорные и моторные функции (сигналы) передаются по нервной системе. Понятие используется в нанобиотехнологии.

Active area — активная рабочая зона (слой). Область тонкого слоя кремния на пластине кремния, в которой находятся (сформированы) транзисторы и иные схемы.

Active catheter — активный катетер. Катетер, который может передвигаться и достигать места назначения в ответ на полученные внешние сигналы управления. Катетер свободно изгибается и меняет направление движения за счет встроенного в него микроактюатора.

Катетер — это специальная трубка. Катетеризация — введение катетера в полость тела с диагностической или лечебной целями.

Active layer — активный рабочий слой. Слой микроэлектронного устройства, в котором как электроны, так и дырки являются активными. Например, в тонкопленочных транзисторах тонкая кремниевая пленка — это рабочий слой.

Adenosine TriPhosphate (ATP) — аденозинтрифосфат, аденилпирофосфат. Соль C10H16N5Ol3P3. Природное органическое соединение, состоящее из пуринового основания аденина, моносахарида, рибозы и трех остатков фосфорной кислоты. Универсальный аккумулятор и переносчик энергии в живых клетках. Энергия освобождается при отщеплении одной или двух фосфатных групп и используется при биосинтезе различных веществ, при движении (в том числе мышечном сокращении) и в других процессах жизнедеятельности. Применяют в качестве лекарственного препарата при спазмах сосудов, мышечной дистрофии (доставка лекарств с помощью МЭМС- и НЭМС-роботов). Ведутся работы по применению в качестве источника энергии в нанобиосистемах.

Adhesion — адгезия. Свойство (явление) слипания разнородных твердых материалов, соприкасающихся своими плоскостями. Высокая адгезия к Si у пленки т ермической двуокиси кремния Si02. Пример относительно низкой адгезии к Si — у пленки молибдена, полученного пиролизом пентакар-бонила молибдена. Из-за низкой адгезии наблюдается отслоение пленок от поверхности подложки.

Adhesive bonding — технология соединения материалов посредством адгезионного «слипания», технология адгезионного соединения подложек. Эта технология использует промежуточный слой для скрепления подложек.

Adjustment — настройка, корректировка. Действие, направленное на приведение измерительного микроустройства в состояние рабочего режима.

Характеризуется отсутствием систематической ошибки при использовании измерительного устройства.

Adsorption — адсорбция. Процесс поглощения вещества из растворов или газов на поверхности твердого тела или жидкости (адсорбента).

То, что поглощается, называется адсорбатами. Пример: поглощение активированным углем или растворами некоторых солей (адсорбенты) определенных газов (адсорбаты).

Aliasing — эффект наложения (одной частоты на другую). Процесс, при котором две или более частоты, кратные друг другу, не могут быть разделены (выделены друг относительно друга) при проведении процесса дискретизации в аналогово-цифровом преобразователе.

Aligner — система (установка) совмещения и экспонирования. Оптическая система в установке совмещения и экспонирования. Используется для перемещения шаблона (маски) или пластины с промежуточным изображением.

Alignment — совмещение. Подгонка положения, ориентирование в плоскости. Размещение маски (шаблона) и пластины в строго определенном положении относительно друг друга. Проводится путем совмещения специальных меток верхнего слоя (на шаблоне) и нижнего слоя (на пластине). После подгонки положения (совмещения меток, а значит, совмещения рабочих рисунков слоев схемы) светочувствительный фоторезист на пластине подвергается воздействию света, который проходит через прозрачные участки маски (шаблона).

Alloy expansion actuator — актюатор расширения сплава. Микроисполни- тельное устройство (микродвижитель, микроактюатор), в котором в качестве движущей силы используется изменение объема сплава посредством сохранения газа/газовыделения. Когда пленка сплава гидрирована (гидрирование — соединение с водородом), сплав расширяется. Это происходит потому, что пространство между атомами металла увеличивается на порядок, что соответствует определенной концентрации окклюдированного (присоединенного) газа. Это явление может быть использовано для применения в актюаторах. Актюатор расширения сплава имеет следующие преимущества: простая конструкция, подходящая для миниатюризации, и свойство самосохранения состояния при выключении питания. Недостатки: слабый ответный сигнал и относительно маленькое смещение. Для компенсирования этих недостатков используют дополнительный биморфный актюатор, который деформирует пленки сплава для увеличения смещения. Популярные материалы сплавов для гидрирования — LaNi5 и TiFe. Кроме того, используются тонкие пленки, полученные вакуумным осаждением или технологией напыления, а также аморфные тонкие пленки, сформированные посредством охлаждения расплава.

Aluminum — алюминий, алюминиевая металлизация. Проводящий металл, используемый в микросхемах для соединения разных частей реализуемого микроустройства.

Ambient — среда. Совокупность окружающих микроустройство условий. Например, состояние температуры, давления, влажности, наличие агрессивных газов и паров.

Amorphous silicon (e-Si) — аморфный кремний. Кроме аморфного различают монокристаллический и поликристаллический кремний. Отличия во внутренней структуре материала. Слои аморфного образуются при имплантации легирующих примесей в монокристаллический кремний. Имплантированные аморфные слои кремния перекристаллизуются до монокристал- лического при последующих термических отжигах по механизму твердофазной эпитаксии.

Amplification — амплификация. В биотехнологии — это обработка, приводящая к увеличению числа копий ДНК. В электронике — это процесс увеличения амплитуды электрического напряжения.

Anchor — якорь. Место, где некоторая составная часть МЭМС-устрой- ства прикрепляется к подложке для предотвращения ее перемещения.

Annealing — отжиг. Вид термической обработки, заключающийся в нагреве металла, сплава или стекла, выдержке при температуре нагрева и последующем медленном охлаждении для удаления внутренних напряжений, для получения менее хрупкого материала или изменения структуры исходного материала. Широко применяется в микротехнологии.

Anisotropic etching — анизотропное травление. Обработка полупроводникового материала (кремния) травлением. При этом травление по различным кристаллографическим направлениям происходит с различной скоростью. Различают также анизотропное травление диэлектрической пленки под литографической маской. Это процесс травления с нулевым смещением. Обеспечивает формирование вертикального профиля края элемента, совпадающего с краем маски. В этом случае травление пленки в горизонтальном направлении под маску не происходит, рисунок переносится с идеальной точностью; это соответствует экстремальной ситуации идеально анизотропного травления.

Anisotropy - анизотропия. Зависимость свойств среды (материала) от направления. Характерна для упругих, тепловых, оптических и других свойств материалов. Пример: анизотропия скорости роста эпитаксиальных слоев кремния по разным кристаллографическим плоскостям приводит к смещению топологического рельефа скрытых слоев.

Anodic bonding — анодное соединение Термоэлектродиффузионное сплавление, метод герметичного бесклеевого соединения стекла с кремнием. Кремниевая и стеклянная пластины в контакте нагреваются до 300—500°С, подается высокое напряжение, происходит миграция ионов стекла в поверхностный слой кремния и пластины соединяются очень прочной, фактически химической связью.

Application-Specific Integrated Circuit (ASIC) — специализированная интегральная схема. Это схема, разработанная строго для конкретного применения. Например, чип, спроектированный исключительно для управления мобильным телефоном. Этот чип является специализированной интегральной схемой, в то время как микропроцессор не является специализированной интегральной схемой, поскольку его можно применять для разных целей. Хотя понятие «специализированная интегральная схема» относится как к аналоговым, так и цифровым устройствам, но обычно применяется для цифровых схем. Максимальная сложность и, следовательно, функциональность современных специализированных интегральных схем варьируется от 5000 до 100 млн вентилей. Часто специализированные интегральные схемы имеют встроенный 32-битный процессор и иные большие стандартные блоки. Такую специализированную интегральную схему в технической литературе часто называют «системой на чипе». Проектировщики специализированных интегральных схем используют программные языки описания аппаратуры (HDL), такие как Verilog или VHDL, для описания функциональных возможностей схем.

Aqueous — водный раствор какого-либо вещества.

ARDE (Aspect Ratio Dependent Etching) — травление, зависящее от характеристического отношения. Так называют дефект, возникающий при сухом (плазменном) травлении. Дефект формируется из-за разницы в скорости плазменного травления вещества подложки вследствие разного микрорельефа поверхности этой подложки.

Area array — поверхностная решетка. Компактная технология микросборки и герметизации чипа. Разработана в 90-х годах XX века. По этой технологии выводы для припоя размещаются «по сетке» на поверхности чипа.

Argon — аргон. Инертный газ. Обычно используется в системах охлаждения, системах разбавления реакционных газов или при создании нейтральной (безвоздушной, безкислородной) среды в химических реакторах. Пример: получение низкотемпературных пленок Si02 в атмосфере Аг пиролизом с использованием (SiH4 + 02).

Artificial organ — искусственный орган. Это микроустройство (оборудование), которое заменяет неправильно работающий человеческий орган и принимает на себя его функции временно или навсегда.

Ashing — озоление. Метод удаления фоторезиста с помощью плазмы (плазмохимическое удаление фоторезиста).

Aspect ratio — характеристическое отношение. Соотношение геометрических размеров микроструктуры. Соотношение между структурной высотой и шириной. Например, высота микроструктуры 10 мкм, а ширина 2 мкм, характеристическое отношение 5 : 1 или 5. Высокое характеристическое отношение соответствует отношению выше 10. (lateral) — поперечное. Отношение длины микроструктуры в плоскости пластины к ширине структуры в этой плоскости; (vertical) — вертикальное. Отношение высоты микроструктуры по перпендикуляру к поверхности пластины к толщине структуры в плоскости пластины.

Assembly — сборка, монтаж. Заключительная, очень важная, сложная и крайне ответственная за выходное качество микроустройств стадия полупроводникового производства микросхем или МЭМС-изделий. В ходе сборки (монтажа) устройство (чип) заключается в пластмассовый, керамический, металлический или иной корпус. Существует также и бескорпусная сборка (монтаж).

Astigmatic focus error detection — астигматическое определение отсутствия фокуса. Метод бесконтактного измерения смещения фокуса вдоль оптической оси в фотолитографии. Измерения осуществляются посредством определения степени искажения изображения точки, проецируемой астигматической оптической системой. Астигматизм — искажение изображения оптической системой, связанное с тем, что преломление (или отражение) лучей в различных сечениях проходящего светового пучка неодинаково. Вследствие астигматизма изображение точки становится нерезким. Проецируемая точка изображается размытым эллипсом. Разработаны и эксплуатируются автоматические астигматические системы.

Atomic Force Microscope (AFM) — атомно-силовой микроскоп. Тип сканирующего зондового микроскопа с микроскопическим сенсором силы в качестве зонда. Силовой сенсор — это гибкая микроконсоль с наконечником. Силовой сенсор проводит сканирование микроповерхности образца. Выполняя сканирование, атомно-силовой микроскоп записывает деформацию консоли. По степени деформации консоли можно измерять локальную высоту микрообъекта.

Autonomous distributed control — автономное распределенное управление. Метод управления распределенными объектами. Заранее программируемое многофункциональное логическое управление. Позволяет без оперативного вмешательства извне (без воздействия командного пункта) организовать быстрое и автономное выполнение работы со стороны этих распределенных индивидуальных объектов (например, микророботов).

В

Back-grinding — утонение с обратной стороны. Процесс утонения подложки с уже сформированными на ней микроизделиями. Утонение проводится до скрабирования за счет обработки обратной (нерабочей, непланар- нои) стороны этой подложки. Технологически в это же понятие входит процесс разрезания (скрайбирования) полупроводниковой пластины для получения реальных устройств (микрочипов).

Backside patterning — формирование рисунка с обратной стороны подложки. Нанесение изображения с обратной (нерабочей, непланарнои) стороны пластины с помощью масок (литографии). При этом используется слой (пленка) нитрида кремния. Si3N4 сформирован на обратной стороне подложки еще на более ранних этапах технологическою процесса. По этой технологии слой нитрида кремния протравливается по рисунку маски в процессе последующей литографии, проводимой по непланарнои стороне полупроводниковой подложки.

Baked — некоторое отвлеченное понятие, обозначающее возврат, возвращение, испарение, обратный процесс, обратное явление или процесс, идущий вспять. Понятие используется для характеристики пленок, например тонких пленок красок. Пленки нагреваются для ускорения высыхания (испарения разбавителя, растворителя), активизации полимеризации или активизации химической реакции между составляющими компонентами. Цель одна — формирование твердого структурного слоя жесткой пленки.

Bandwidth — ширина полосы пропускания, ширина спектра. Это разница между верхней и нижней частотой среза фильтра. Для аналоговых сигналов ширина полосы пропускания — это ширина, обычно измеренная в герцах, полосы частот^ - f\ (верхняя и нижняя частота). Это понятие также может использоваться для описания сигнала как наименьшая полоса частот, внутри которой сигнал может умещаться. Обычно обозначается как В, W, или BW. Тот факт, что реальная полоса частот сигналов имеет как положительные, так и отрицательные значения, приводит к путанице. Для разрешения этой путаницы используется следующая формула: В = 2W, где В — полная полоса частот и W — положительная полоса частот. Ширина полосы пропускания в электронном фильтре — это часть частотной характеристики фильтра, лежащая в пределах 3 dB, сравниваемая со средней (цетральной) частотой его пика. В обработке сигналов или в теории управления ширина полосы пропускания — это частота, при которой коэффициент усиления системы с обратной связью (замкнутой системы) понижается до 3 dB. Для цифровых сигналов выражение «ширина полосы пропускания» также используется для обозначения количества информации, передаваемого через цифровое соединение за заданный период времени и измеряемого в битах или байтах.

Batch fabrication — групповой метод производства. Производственный процесс, в течение которого одновременно изготавливается большое число устройств. Это периодически повторяющийся процесс.

BAW sensor — сенсор на объемных акустических волнах. Устройство, используемое в технологии «электронного носа». Представляет собой кристалл кварца, селективно покрытый пленкой. Кристалл сконфигурирован как схема резонатора и имеет типичную основную частоту 10 МГц. Когда газы или пары вещества взаимодействуют с осажденной пленкой, некоторая их часть абсорбируется и становится причиной увеличения массы пленки. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению частоты сенсора и измеряется как выходной сигнал (характеристика).

Beam — луч, пучок. Луч света, луч лазера, пучок ионов какого-либо материала, пучок электронов, нейтронов и др.

Beam processing — лучевая обработка, обработка лучом. Процесс поверхностной или объемной обработки, использующий высокоплотные энергетические лучи. Например, обработка поверхности полупроводника рентгеновским, лазерным или электронным пучком.

Behavioral model — поведенческая модель. Высокоуровневое представление электронной конструкции микроизделия, которое описывает поведение различных модулей и блоков в конструкции, не касаясь технологии изготовления изделия. Поведенческая модель имеет сниженный порядок дифференциальных уравнений, описывающих конструкцию, но это обеспечивается без существенной потери качества описания модели. Поведенческая модель обычно характеризует отклик микроустройства или микросистемы на определенный диапазон входных воздействий.

BioMEMS — биоМЭМС. МЭМС-устройства, применяемые в биотехнологии, или МЭМС-устройства, в работе которых используются биологические принципы и реакции. Пример — так называемая лаборатория-на-чипе Микролаборатория (чип) включает в себя микроисполнительные устройства для прокачки жидких образцов. Чип содержит биологически активное сенсорное устройство, содержащее специальные биотинилированные антитела. Такой сенсор предназначен для диагностики раковых клеток или, например, для определения палочки Коха (возбудитель туберкулеза). Часто биочип снабжается собственным вычислительным устройством.

Bimetal — биметалл, биметаллический. Биметаллическая пластинка состоит из двух плотно соединенных слоев двух разнородных материалов с разными коэффициентами линейного расширения. Также микроустройства применяются при создании микроактюаторов движения или при создании сенсорных устройств (датчик температуры). При нагревании биметаллической пластинки слой металла с большим коэффициентом термического расширения (активный) удлиняется на большую величину, чем слой металла с меньшим коэффициентом линейного расширения (пассивный). В результате пластинка прогибается в сторону пассивного слоя и переключает контакты электрической цепи или выполняет работу по передвижению другого микрообъекта.

Biomimetics — биомиметика. Научное и прикладное направление в технике. Представляет собой создание таких устройств или создание таких функций каких-либо устройств, которые имитируют движение или механизмы движения живых организмов либо функции живых организмов или копируют эти самые живые организмы. Пример: создание робота-разведчи- ка в виде змеи (копирующего движение змеи).

Birds beak — птичий клюв. Название профиля окисления кремния. Наблюдается при проведении локального окисления в технологии создания изопланарной изоляции элементов микросхем или в LOCOS-процессе. Относится к недостаткам этих процессов. Это есть расширение слоев Si02 под слоем Si3N4 в ходе локального окисления кремния. Слой Si02 формирует структуру, в профиль похожую на птичий клюв.

Boat — лодочка. Держатель полупроводниковых пластин. Изготавливается из высокочистого кварца или монолитного поликристаллического кремния. Используется в диффузионных операциях (диффузионных печах) или операциях термического отжига (термообработка) в полупроводниковом производстве. Применяется также в процессах осаждения пленок Si3N4 и поликристаллического кремния из газовой фазы в реакторах пониженного давления. Лодочку можно использовать для транспортирования пластин между местами их обработки (межоперационная тара для транспортирования пластин); такая лодочка изготавливается из тефлона.

Bode plot — график Боде. Представляет собой комбинацию амплитудного и фазового графика. Амплитудный график Боде — это зависимость логарифма амплитуды от логарифма частоты. Используется в теории обработки сигналов для отображения передаточной функции или частотной характеристики линейной стационарной системы. Фазовый график Боде — это зависимость фазы от логарифма частоты. Обычно используется вместе с амплитудной диаграммой для оценки смещения частоты сигнала по фазе. Типичное применение графика (диаграммы) Боде — отображение частотной характеристики фильтра. В этом случае график Боде особенно полезен, поскольку сложные кривые, которые получаются на обычном графике линейной амплитудно-частотной характеристики, на графике Боде можно чаще всего аппроксимировать (представить) прямыми линиями. В технической литературе можно встретить другое толкование графика Боде (другое название — правило Тициуса — Боде). Это эмпирическая формула для приближенного определения расстояния г планет от Солнца (в астрономических единицах длины): г = 0,4 + 0,3 х 2", где п — определенная величина для каждой планеты. Правило предложено Тициусом. но получило известность после работ Боде.

Bonding — соединение. Технология соединения подложки одного типа с подложкой другого типа. Пример: соединение кремниевой подложки со стеклянной.

Bond pad — контактная площадка. Металлизированные площадки из А1 или Си, расположенные на периферии (по периметру) чипа. Число площадок на одном чипе может достигать 100 и более. Используются для соединения чипа с контактом корпуса путем приварки к ним микропроводов из золота.

Boron etch stop technique — технология остановки травления бором. Остановка травления кремния я-типа проводимости при достижении области, легированной бором (р-область).

Boule — буля. Большая кремниевая чушка, вытянутая из расплава, которая затем подвергается операциям для получения строго цилиндрической формы определенного диаметра. Современные були монокристаллического кремния достигают в диаметре 320 мм и имеют 2—3 м в высоту.

liouiulary — граничный, граничащий. Например, слой, область, элемент, условие и т.д.

Boundary Element Analysis (BEA) — анализ граничных элементов. В методах граничных элементов задача анализа сводится к решению дискретного аналога граничного интегрального уравнения. Методы граничных элементов применяются к решению задач гидродинамики, теории упругости и пластичности, теории фильтрации, механики разрушения и т.д. и сопоставляются с другими численными методами. Применяются в МЭМС- и НЭМС- расчетах.

Bow — измерение плоскостности подложки. Как и плоскопараллельность, относится к геометрическим параметрам этих изделий. Интенсивное развитие литографических процессов требует повышения плоскостности полупроводниковых пластин.

Breaking strength — прочность на разрыв. Напряжение, действующее в твердом материале в момент, когда материал разламывается (разрывается) под действием внешней силы.

Buckminsterfullerene — бакминстерфуллерин. Сфера из 60 атомов углерода. Первый известный фуллерен. Очень устойчивая сферическая молекула углерода С60. Фуллерены — многоатомные молекулы углерода Сп. Фуллерен — одна из четырех основных форм чистого углерода (три другие — графит, алмаз и карбин), представляет собой его аллотропную форму. Аллотропия — существование одного и того же элемента в виде различных по свойствам и строению структур. Фуллерен получил свое название по имени американского архитектора R. Buckminister Fuller, поскольку полая сферическая структура молекулы напоминает о геодезических куполах этого эксцентричного творца. Является симметричной и самой большой молекулой из известных человеку. В этой молекуле, напоминающей покрышку футбольного мяча и имеющей структуру правильного усеченного икосаэдра, 60 атомов углерода располагаются на сферической поверхности в вершинах 20 правильных шестиугольников и 12 правильных пятиугольников. Впервые обнаружен в 1985 г. среди побочных продуктов выпаренного лазером графита, а выделен в 1990 г. Способ получения основан на термическом разложении графита. Распыление графита осуществляется при пропускании через электроды тока с частотой 60 Гц, сила тока от 100 до 200 А, напряжение 10—20 В. Камера заполняется гелием. При этом поверхность медного кожуха, охлаждаемого водой, покрывается продуктом испарения графита, т.е. графитовой сажей. Если получаемый порошок соскоблить и выдержать в течение нескольких часов в кипящем толуоле, то получается темно-бурая жидкость. При выпаривании ее во вращающемся испарителе получается мелкодисперсный порошок, масса его составляет не более 10% массы его исходной графитовой сажи. В нем содержатся фуллерены С60 (90%) и С70 (10%). Фуллерен является конструкционным блоком для новых экспериментальных материалов, поскольку он легче пластика и прочнее стали, материал может проводить тепло и электричество. Применяется в медицине, МЭМС- и НЭМС-технологиях.

Виску ball — бакиболл. Сокращенное название Buckminsterfullerene.

Buffered Oxide Etch (ВОЕ) — травление оксида Si02 в буферном растворе. Метод жидкостного травления Si02, который использует травящий раствор, содержащий плавиковую кислоту HF и соль фторид аммония NFI4F. NH4F применяется для существенного снижения скорости травления SiO,. Цель — получение более воспроизводимых результатов травления оксида по сравнению с травлением в «чистой» плавиковой кислоте. Но главная цель использования буферного раствора — «защитная». HF протравливает Si02, а NH4F, повышая pH раствора, защищает фоторезист от травления.

Build-in — встроенный в... Например, встроенный в чип МЭМС-изделия дополнительный датчик температуры.

Bulk micromachining — объемная микрообработка, формирование объемных микробалок методами микрообработки. Технологически представляет собой формирование структуры микробалок непосредственно в теле подложки методами травления.

Bumping - формирование столбиковых выводов. Метод сборки МЭМС. Нацелен на миниатюризацию изделий. Заключается в формировании контактов с выводами в виде металлических столбиков, по форме напоминающих пилиндры.

Buried layer — скры тый слой. Расположенный в теле подложки низкоомный и+-слой. «Захоронен» под эпитаксиальным слоем в нижней части коллекторной области. Формируется, как правило, имплантацией и диффузией Sb или As. Служит для управления сопротивлением тела коллектора, а также в качестве резисторов биполярных микросхем.

Burn-in — испытания на принудительный отказ. Методология в теории надежности. Максимальная нагрузка (например, токовая, температурная, вибрационная или иная) изделий, часто запредельная. Цель — добиться быстрого отказа и выявить наиболее «слабые места» изделий в целях их последующего усиления.

С

Caltech Intermediate Format (CIF) — общий выходной формат чертежных проектов. Используется в САПР МЭМС. Эти чертежи в конечном счете становятся масками, применяемыми в литографии.

Cantilever — консоль. Гибкая прочная микроконструкция типа удилища. Один конец крепится неподвижно. Второй (гибкий) конец консоли — свободен. Применяется, например, в качестве гибкого наконечника для «считывания» (регистрации) микроотверстий в подложке, т.е. в качестве чувствительного элемента сенсорного микроустройства.

Capacitive displacement meter — емкостной измеритель смещения (сдвига). Устройство для измерения смещения (сдвига) на основе емкостного сопротивления. Используется в различных областях науки и техники, поскольку можно измерить смещение без контакта и с высоким разрешением. Например, применяется для измерения формы различных опытных микроизделий.

Capacitor — конденсатор. Дискретное устройство, состоящее из двух или более проводников (обкладок), разделенных слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников. Конденсатор сохраняет электрический заряд на своих обкладках. Применяется в качестве элемента с сосредоточенной электрической емкостью. Известен конденсаторный электродвигатель — однофазный асинхронный электродвигатель, имеющий две сдвинутые на 90° электрические статорные обмотки, одна из которых включается последовательно с электрическим конденсатором. Так создается магнитное поле вращения. В технической литературе есть и другое понятие конденсатора: теплотехнический прибор, представляющий собой теплообменник для конденсации жидкости или для охлаждения пара, газа.

Carbohydride — углеводород. Обобщенное сокращенное название некоторого органического углеводородного соединения.

Carbon Nanotube (CNT) — углеродная нанотрубка. Цилиндрическая молекула, состоящая из одних лишь атомов углерода. Имеет диаметр около 1 нм и длину от одного до нескольких сотен микрометров. Внешне выглядит как свернутая в цилиндр графитовая плоскость. Впервые обнаружена Сумио Иид- жимой (корпорация NEC) в 1991 г. как побочный продукт синтеза фуллерена С(Ю. Нанотрубки бывают однослойными и многослойными. Последние представляют собой несколько однослойных нанотрубок, вложенных одна в другую. Основная классификация нанотрубок проводится по способу сворачивания графитовой плоскости. Различают прямые (ахиральные) нанотрубки и спиральные (хиральные) нанотрубки. Нанотрубки обладают уникальными электрическими, магнитными и оптическими свойствами. Они могут быть как проводниками, так и полупроводниками. Нанотрубки на порядок прочнее стали. Модуль Юнга однослойной нанотрубки достигает значения порядка 1—5 ТПа. На основе нанотрубок создаются диоды, полевые транзисторы, новые сверхпрочные и сверхлегкие композиционнные материалы. Нанотрубки используются в качестве иглы для сканирующего туннельного или атомного силового микроскопа, а также для создания полупроводниковых гетероструктур. Созданы и опробованы прототипы тонких плоских дисплеев, работающих на матрице из нанотрубок. Разрабатываются технологии применения нанотрубок в биомедицине и криминалистике.

Carriers — носители заряда. Общее название подвижных частиц, несущих электрический заряд и способных обеспечивать прохождение электрического тока в полупроводниковом устройстве. Различают: электроны и дырки, основные и неосновные, медленные и быстрые.

Castiglianos theorem — теорема Кастильяно: производная потенциальной энергии деформации по одной из независимых внешних сил равна перемещению, соответствующему этой силе (опубликована в 1875 г).

Catalyst — катализатор. Вещество, изменяющее скорость химической реакции. Обычно катализаторами называют вещества, ускоряющие химические реакции. Катализаторы, замедляющие реакции, называются ингибиторами. Биологические катализаторы называются ферментами. Катализаторами служат металлы платиновой группы, а также серебро, никель, алюмосиликаты и др.

Cauchy number — число Коши. Коши — французский математик, один из основоположников теории аналитических функций и теории дифференциальных уравнений. Число Коши С =—согЬг определяет соотношение инер-

Е

ционных сил и сил упругости в твердом теле. Оно характеризует движение или вибрацию, включая инерционные силы (массы) и силы упругости (пружины). Число Коши зависит только от квадрата длины L элемента и частоты его колебаний со. а также от свойств материала (от плотности р и модуля Юнга Е). При упругой вибрации масштаб частоты колебаний обратно пропорционален длине. Из этого следует, что механические микросистемы обладают очень высокими собственными частотами. Хотя собственные частоты ограничивают рабочий диапазон, миниатюризированные системы проявляют значительно улучшенные динамические характеристики и более низкое время реакции. Типовое применение явления — микромсханичес- кий сенсор ускорения.

Cell — элемент, ячейка памяти, фрагмент микроизделия, биологическая клетка.

Cell fusion — слияние клеток. Слияние двух клеток в одну с исчезновением перегородки между ними.

Cell surgery — клеточная хирургия. Наука о клетке — цитология. Примеры клеточной хирургии: работа на молекулярном уровне с нервными клетками, нейронами (молекулярная нейрохирургия), а также удаление отдельных блоков ДНК (ДНК-хирургия).

Ceramic — керамика. Материалы и изделия из глин и их смесей с неорганическими соединениями, полученные путем обжига при высоких температурах. Керамику получают также спеканием оксидов или других неорганических соединений. Используется стеатитовая керамика, титановая керамика, пьезоэлектрическая керамика и др. Среди технических видов керамики различают электротехническую, радиотехническую керамику, керметы, огнеупоры, пенокерамику и др.

Cermet — керамико-металлические материалы, металлокерамика. Конструкционный материал, состоящий из соединения керамических и металлических материалов. Наиболее известная металлокерамика — цементированный карбид. Это соединение очень твердой керамики (например, TiC) с пластичным металлом (Со, Ni). Керамико-металлические материалы получают спеканием металлических и керамических порошков. Материалы сочетают ценные свойства керамических веществ и металлов. Отличаются высокой прочностью. Применяются при изготовлении режущего микроинструмента, деталей микротурбин, микродвигателей и др.

Charge density — плотность заряда (электрического). Различают поверхностную и объемную плотность электрического заряда, плотность заряда на границе раздела Si — SiO, и др.

Charge Coupled Device (CCD) — устройства (приборы) с зарядовой связью (ПЗС). Содержат совокупность однотипных элементов. Действие основано на перемещении заряда, накопленного в элементах, последовательно по цепочке этих элементов. Единичным элементом ПЗС обычно служит МОП- структура, в которой происходит накопление и сохранение неосновных носителей заряда. Основное применение — в фоточувствительных приборах.

Chemical bearing — химический подшипник. Подшипник поддерживает ведущий вал жгутикового «двигателя», который является двигательным органом бактерии. Бактерия движется за счет вращения своего жгутика (действует как винт). Жгутиковый двигатель приводится в действие энергией химических реакций с участием ионов водорода или натрия. Кольцевая структура подшипника имеет диаметр 30 нм. Предполагается, что этот подшипник «смазывается» ионами из растворов и выдерживает большую нагрузку, так как ведущий вал жгутикового двигателя совершает несколько тысяч оборотов в секунду.

Chemical Mechanical Polishing (CMP) — химико-механическое полирование. Это процесс, использующий химические соединения для полировки поверхности подложек Si и устранения дефектов поверхностного слоя при производстве полупроводниковых изделий, т.е. это технологический процесс обработки полупроводниковых пластин, цель которого — получение зеркально гладкой поверхности подложки. На подложке затем с помощью литографии можно воспроизводить топологические рисунки полупроводниковых структур. Полирующая суспензия представляет собой коллоидный раствор мельчайших частиц кремнезема (Si02) размером порядка 5—10 нм в водном растворе NaOH. Под воздействием теплоты, выделяемой при тре

нии, происходит окисление материала подложки (Si) ионами гидроксила (ОН ). В этом заключается химическая часть процесса полирования. Механическая часть процесса: частицы кремнезема, находящиеся в суспензии, удаляют механическим путем окисленный кремний.

Chemical Vapour Deposition (CVD) — химическое осаждение из газовой (паровой) фазы. Рост тонких твердых пленок на подложке в результате термохимических реакций в газовой фазе. Пример: получение твердой пленки Si3N4 на поверхности Si по реакции взаимодействия двух газов SiH4 и NH3:

Chemo-Mechanical Planarization (CMP) — химико-механическая плана- ризация. Технология обработки пластин кремния. Одновременно имеет целью получение чистой поверхности высокой плоскостности и утоныиение.

Chromatography — хроматография. Физико-химический метод разделения и анализа сложных смесей различных веществ. Основан на различном распределении компонентов смесей между двумя фазами — неподвижной и подвижной (элюентом). Различают хроматографии: адсорбционную, распределительную, ионнообменную, газовую, жидкостную, колонную, капиллярную, бумажную и др.

Circuit layout — топология, топологический чертеж микросхемы, разработка топологии, проектирование топологии микросхемы. Сложнейший процесс преобразования принципиальной, электрической и функциональной схем будущего изделия в специальное изображение. После верификации целостности будущего изделия изображение преобразуется в топологию микросхемы на основе правил проектирования литографического процесса. Разработанная топология микросхемы (специальные чертежи) будет послойно перенесена на чип посредством литографии.

Clamp — защемлять, зажимать, фиксировать. Пример: фиксирующий, (демфирующий) диод Шоттки.

Clean room — чистая комната, чистое производственное помещение. Выделенный (ограниченный) производственный (технологический) участок. С применением специальной аппаратуры влажность, температура, запыленность воздуха (концентрация пылевых частиц определенного размера) контролируются и строго поддерживаются в пределах требуемых значений. Класс чистого помещения определяет максимальное число пылевых частиц определенного размера, которые могут содержаться в одном литре (или кубическом футе) воздуха в любой точке выделенного пространства. В чистом помещении (комнате) персонал работает в специальной «непыляшей» одежде, передвижение его ограничено. Такие помещения необходимы для производства интегральных микросхем и изделий микросистсмной техники. Цель: уменьшение брака из-за попадания на поверхность изделия из воздуха пыли, а также уменьшение температурных колебаний в помещении (комнате) и минимизация связанного с этим литографического брака.

Closed-loop feedback — замкнутая обратная связь. Автоматическая система управления технологической операцией или технологическим процессом. Обратная связь отдатчиков по замкнутому пути или группе путей воздействует на исполнительные механизмы и аппараты для поддержания выходной силы (выходных параметров) на желаемом уровне.

Coating — нанесение покрытия. Технология формирования пленок различных типов на твердой поверхности. Пример: финишное нанесение пас

сивирующего покрытия из пленок (Si02 + ФСС + Si02) на уже сформированный чип микроизделия, ФСС — фосфосиликатное стекло.

Coefficient of static friction — коэффициент статического трения. При исследовании трения между двумя твердыми телами различают три основных вида трения: сухое, граничное и жидкостное. Сухое трение проявляется при взаимном относительном движении двух очищенных и высушенных твердых тел, находящихся в естественном контакте друг с другом. Основополагающим является понятие статического коэффициента сухого трения (коэффициента трения покоя). Этот коэффициент / определяется выражением /= .Fp/TV, где F — максимальная сила трения в момент трогания (рубежная сила статического трения), а N — сила нормального давления на поверхности их контакта (так называемая нормальная сила). Самый низкий коэффициент динамического и статического трения для твердого тела (0,02) имеет политетрафторэтилен [C2F41 п, называемый ПТФЭ. Методика применяется при оценке микротрения в МЭМС, НЭМС.

Coefficient of Thermal Expansion (CTE) — коэффициент теплового (термического, линейного) расширения. Рассматривается скорость изменения длины объекта как функция температуры. Примеры (а х 10 6): медь = (17-ь50); дюралюминий = (16-ь47); сталь = (11-ь 14); стекло = (0,5-ь 1,0); текстолит = = (0,06-0,1).

Coherently Diffracting Domains (CDD) — когерентно рассеивающие области. Когерентность — свойство колебательных, волновых, световых процессов. Два или более подобных процесса согласованы во времени. Пример когерентного излучения — лазерного, некогерентного — светоизлучающего диода.

Comb drive — штырьевой (гребневый) двигатель. МЭМС-устройство с электростатическим принципом действия. Конструктивно выполнен в виде встречных штырей. Внешне напоминает два 1ребня, вложенных штырями навстречу друг другу. Гребневый электростатический двигатель имеет две части — подвижную (перемещаемую) и неподвижную (фиксированную). Подвижная часть поддерживается на гибких пружинах. Разность потенциалов, приложенная к этим двум частям, приводит к возникновению притягивающей электростатической силы. Подвижный гребень втягивается в неподвижную часть. Гребневый двигатель (микродвижитель) является основой для создания инерционных сенсоров, микроакселерометров и ВЧ-резонаторов.

Compound — компаунд (полимерный). Композиция на основе различных пошшеров или мономеров. Предназначен для заливки чипов готовых микросхем, МЭМС-изделий или их деталей в целях изоляции в аппаратуре (бескор- пусная сборка). Используется также для изготовления стойких к агрессивным средам микродеталей в объемной МЭМС-технологии.

Computer-Aided Design (CAD) — автоматизированное проектирование. Примеры программного обеспечения для автоматизированного проектирования МЭМС (САПР МЭМС): IntclliSuite, Coventor-Ware, MEMS Pro Suite и др.

Concentration dependent etching — травление, зависящее от концентрации. Пример: остановка травления кремния в определенных травителях при достижении слоя кремния, высоколегированного бором (существенное замедление скорости травления).

Conductor — проводник. Вещество, обладающее высокой удельной проводимостью. Различают: проводники первого рода, в которых носителями заряда являются свободные электроны (металлы), и проводники второго рода, в которых заряды переносятся ионами (электролиты).

Conformal — конфорный (от лат. «подобный»). Конфорное покрытие рельефа микроизделия диэлектрическими пленками Si02, Si3N4 и др., металлическими пленками или фоторезистом. Конфорное покрытие — свойство пленки хорошо воспроизводить рельеф покрываемого изделия. Если толщина пленки на дне ступеньки равна толщине пленки на стенке этой ступеньки, то говорят, что пленка конфорная. Это идеальный случай, к которому обычно стремятся технологи. Как правило, в реальной МЭМС-технологии все покрытия, хотя и в разной степени, но все равно являются неконфорными.

Conservation law — закон сохранения. Примеры: законы сохранения импульса движения, энергии, массы.

Contact lithography — контактная литография. В данном технологическом процессе фотошаблон находится в непосредственном контакте с рабочей пластиной, где изготавливаются чипы. Такая фотолитография характеризуется относительно большой дефектностью. Поэтому экономически целесообразно ее применять там, где изготавливаются микроизделия с относительно небольшой плотностью элементов на чипе (изделия, не очень чувствительные к микродефектам на пластине). Технологически контактная литография — это экспонирование подложки светом, проходящим через маску (фотошаблон). Фотошаблон находится в прямом контакте с фоторезистом, покрывающим пластину с формируемыми чипами. Наиболее часто используется хромированный рабочий фотошаблон, как наиболее устойчивый к образованию дефектов, возникающих из-за длительного его использования. Применяются также эмульсионные рабочие фотошаблоны. Последние в меньшей степени повреждают рабочие чипы на пластине, но сами выходят из строя раньше хромированных.

Contact printing — контактная печать. См. Contact lithography.

Contamination — примеси, загрязнение. Общее понятие, используемое для описания нежелательного материала или инородного вещества, которое неблагоприятно влияет на электрические характеристики полупроводниковых микроизделий. Это нежелательные примеси, например, микросоединения углерода, металлов. Условно сюда можно также отнести микродефекты в полупроводнике, возникающие из-за наличия в нем нежелательных примесей (загрязнений). Для освобождения полупроводника от этих примесей широко используется технология генерирования нежелательных примесей. Геттери- рование — связывание и удержание примесей в нерабочих (некритичных) областях подложки, например, на непланарной (нерабочей) ее стороне.

Copolymer — сополимер. Это полимеры, молекулы которых содержат звенья мономеров различного химического состава, которые добавляются в состав основных полимеров для улучшения (изменения) их свойств (сопо- лимеризация). Широко используются в биотехнологии (биоМЭМС). Например, в молекулах нуклеиновых кислот и большинства белков содержатся определенные последовательности звеньев. Последовательности задаются соответствующим кодом и обусловливают биологическую специфичность этих сополимеров.

Cost of ownership — стоимость собственности. Представляет собой полную (окончательную) стоимость изделия для заказчика-пользователя. Калькуляция включает все: амортизационные отчисления за использованное оборудование, стоимость использованных материалов, приспособлений (оснастки), эксплуатационные расходы, время оператора (оплату труда оператора), накладные расходы. Учитывается возможность оплаты в рассрочку, но только в период от начала вложений и до получения конечного результата (продукции). Широко применяется при организации изготовления так называемых «заказных» микроизделий.

Coupling coefficient — коэффициент связи. Это мера эффективности, с которой деформируемый материал преобразует энергию приложенного сигнала в полезную механическую энергию (или наоборот). Считается, что микроустройства, изготовленные с использованием таких деформируемых материалов, также могут характеризоваться коэффициентом связи. Существуют разные виды коэффициентов связи материалов и микроустройств в соответствии с разными режимами возбуждения и ответным сигналом, например электромеханический коэффициент связи.

Covalent bond — ковалентная связь. Один из видов химической связи. Основные типы химической связи: ковалентная, ионная, водородная и металлическая. Ковалентная связь осуществляется парой электронов, находящейся в общем владении двух атомов, образующих связь. Атомы в молекуле могут быть соединены одинарной ковалентной связью (Н2, Н3С — СН3), двойной (Н2С = СН2) или тройной (НС = СН). Различают также полярную ковалентную связь (Н — Cl, Н3С — С1), когда атомы различаются по электроотрицательности.

Cross-axis sensivity — чувствительность по поперечной оси. Отношение линейного перемещения по поперечной оси к изменению значения измеряемой величины, вызвавшей это перемещение.

Cross section — поперечное сечение. Ограниченная часть плоскости, проходящей в направлении, перпендикулярном основной оси какого-либо предмета (объемной фигуры).

Crucible — тигель. Сосуд (похожий на чашу) из тугоплавких, огнеупорных материалов для плавки полупроводниковых веществ. Применяется в технологических процессах выращивания монокристаллов по методу Чох- ральского. Примеры: тигель из кварца, поликристаллического кремния, карбида бора и др. Одно из главных требований: сверхвысокая чистота материала тигля и его химическая инертность для минимизации загрязнения получаемого полупроводника.

Crystal orientation — ориентация кристалла. Характеризует взаимосвязь поверхности подложки с гранями кристалла, по которым кристалл разрезан. Каждая ориентация кристалла полупроводника имеет непосредственное влияние на характеристики получаемого устройства. Для изготовления биполярных ИМС используют (Ш)-кристаллы, для изготовления униполярных, как правило, (ЮО)-кристаллы Si.

Curie point — точка Кюри. Температура, выше которой исчезает самопроизвольная намагниченность доменов ферромагнетиков. Ферромагнетик переходит в парамагнитное состояние. Часто точкой Кюри (температурой Кюри) называют температуру любого фазового перехода второго рода. Это такие фазовые превращения, при которых плотность вещества, энтропия и термодинамические потенциалы не испытывают скачкообразных изменений, а теплоемкость, сжимаемость, коэффициент термического расширения фаз меняется скачком. Точка, при которой, например гелий (Не), переходит в сверхтекучее состояние, пьезоэлектрик теряет свои свойства и др.

Curve fitting — аппроксимация кривой (от лат. «приближаюсь»). Замена одних математических функций другими, более простыми и в том или ином смысле близкими к исходным. Например, замена кривой линии близкой к ней ломаной.

Czochralski method — метод Чохральского. Наиболее распространенный метод выращивания монокристаллов кремния, используемый промышленностью. Применяется затравочный кристалл, помещенный в контейнер с расплавленным кремнием, который вытягивается для формирования твердого монокристаллического кремниевого слитка. По методу Чохральского получают также A^Ef и АгБ~ полупроводники.

D

Damascene — узорная инкрустация. Одна из разновидностей технологии получения металлизированных межсоединений. Главная цель технологии — повышение гитанаризапии и надежности металлизации микроизделий (чипов). Посредством этого процесса рисунок соединительной металлизации закрепляется в предварительно протравленных в диэлектрической пленке канавках. Медная металлизация фактически как бы «утапливается» в эти канавки. Так повышается степень планаризации чипов. Ограничения технологии: пригодна для изготовления чипов с относительно небольшой плотностью элементов.

Damping matrix — матрица демпфирования (затухания) (от нем. «заглушать»), Матрица демпфирования используется для представления характеристик рассеивания энергии в структуре при ее движении. Пример: демпфирование колебаний, те. искусственное подавление колебаний механических, электрических и других систем.

Deep Reactive Ion Etching (DRIE) — глубинное реактивное ионное травление. Другое название — глубинное реактивное ионно-плазменное травление. Относится к технологии сухого (плазменного) травления. В отличие от «просто» ионно-плазменного травления, в реактивном ионно-плазменном травлении вместо плазмы инертного газа используется разряд в молекулярных газах. Последние содержат один или более атомов галогенов в своих молекулах. Выбор таких газов объясняется тем, что образуемые ими в плазме элементы реагируют с материалами, подвергаемыми травлению, образуя летучие соединения.

Deflection — отклонение, прогиб, изгиб. Прогиб — вертикальное перемещение точек оси элемента (например, полупроводниковой подложки) под действием нагрузки, изменений температуры и т.д. Максимальный прогиб полупроводниковых изделий (подложек) обычно нормируется. Изгиб — вид деформации, характеризуемый искривлением (изменением кривизны) оси элемента (например, микробалки и т.п.) под действием внешней нагрузки.

Deformation — деформация, отклонение (от лат. «искажение»). Изменение взаимного расположения точек твердого тела, при котором меняется расстояние между ними в результате внешних воздействий. Деформация называется упругой, если она исчезает после удаления воздействия, и пластической, если она полностью не исчезает. Примеры деформации: растяжение, сжатие, изгиб, кручение.

Deionized water — деионизированная вода. Вода, из которой удалена большая часть ионов и загрязняющих частиц. Идеально подходит для полупроводникового производства. В настоящее время это понятие заменено понятием «сверхчистая вода» (ultra pure water).

Dendrimer — дендример. Искуственно (синтетически) созданная с наноуров- невой точностью цепь из молекул. Подобен полимерам, но основное отличие от последних имеет не случайное, а определенное расположение молекул в цепи. Используется для определения и лечения заболеваний.

Density — плотность. Масса единичного объема вещества.

Deposition — осаждение. Технологическая операция, в ходе которой материалы осаждаются в виде пленок на какую-либо подложку. Осаждением обычно получают тонкие проводящие или диэлектрические пленки. Последние используются для формирования МОП-затворов, конденсаторов, тонкопленочных сопротивлений и межсхемных соединений в микроизделиях. Электроосаждение используется в LIGA-технологии для формирования гальванического покрытия на элементы подложки.

Descum — операция плазмохимического травления (удаления) непрояв- ленного фоторезиста.

Design kit — набор для проектирования. Система автоматизированного проектирования. Набор средств и инструментов для проектирования интегральных схем. Набор технической информации, программного обеспечения, файлы компьютерных данных, которые позволяют проектировщику моделировать, имитировать и проектировать топологию микросхем с учетом конкретной технологии. Пример: САПР КМОП ИС с минимальными размерами 0,8 мкм.

Design layout and validation — проектирование топологии и проверка. Имеется в виду проектирование топологии микроизделия и проверка правильности результатов этого проектирования. Представляет собой экспертное определение (определение посредством технической экспертизы) качественных показателей, которым данный вариант топологии должен соответствовать.

Design of Experiments (DOE) — план эксперимента. Планирование эксперимента — это специальная методология, используемая для получения наиболее важных (главных) данных из эксперимента. Как правило, применяется в экспериментах со многими определяемыми переменными. Охватывает собственно разработку плана, организацию его осуществления и контроль за выполнением. К числу важнейших задач планирования эксперимента относятся повышение эффективности эксперимента в целях концентрации материальных вложений на важнейших направлениях, а также учет опыта передовых научно-технических коллективов разработчиков.

Design rales — правила проектирования. Практически полученные и сформулированные правила проектирования микроустройств. Формируются на основании большого практического опыта, полученного при многократном изготовлении микроустройства и его частей. Включают в себя тестирование различных материалов, а также определяют минимальную ширину элементов, минимальное расстояние между элементами, размеры (степень) перекрытия элементов (допуск для совмещения, точнее для рассовмещения), расстояние между отверстиями для травления, свойства применяемых осаждаемых пленок и многое др.

Deviation — девиация (от лат. «отклонение»). Широко применяемое в различных областях выражение. Примеры: отклонение движущегося тела (самолета, снаряда, корабля и др.) от заданного направления (расчетной траектории) под влиянием каких-либо случайных внешних причин; наибольшее отклонение частоты от среднего значения при частотной модуляции; девиация магнитного компаса — отклонение стрелки компаса от направления магнитного меридиана; отклонение в нормальном развитии какого-либо органа и др.

Devitrification — расстекловывание, кристаллизация стекла. Процесс, в ходе которого некристаллический материал (стекло) становится кристаллическим твердым телом.

Device — отдельное устройство, прибор (например, интегральная схема, транзистор, диод), компонент, элемент.

Die — кристалл. Чип, отрезаемый от большой полупроводниковой пластины перед упаковкой (перед посадкой в корпус).

Dielectric constant — диэлектрическая постоянная. Это устаревшее название диэлектрической проницаемости. Диэлектрическая проницаемость — величина, показывающая, во сколько раз сила взаимодействия двух электрических зарядов в среде меньше, чем в вакууме. В изотропной среде (пленке) диэлектрическая проницаемость связана с диэлектрической восприимчивостью определенным соотношением. Диэлектрическая проницаемость в анизотропной среде (пленке) — тензор. Диэлектрическая проницаемость зависит от частоты поля. В сильных электрических полях диэлектрическая проницаемость начинает зависеть от напряженности поля.

Differential Algebraic Equations (DAEs) — дифференциально-алгебраические уравнения. Это уравнения, связывающие искомую функцию, ее производные (или дифференциалы) и независимые переменные. Решением, или интегралом, дифференциального уравнения является функция, при подстановке которой в дифференциальное уравнение последнее обращается в тождество. Процесс решения дифференциального уравнения называется его интегрированием. С помощью дифференциального уравнения записываются многие реальные процессы. Поэтому дифференциальные уравнения имеют исключительно важное значение для микросистемной техники.

Difference quantity — дифференциальная величина. Некоторое обобщенное понятие производных и дифференциалов. Различают первые и вторые производные, частные и полные производные и дифференциалы.

Diffraction — дифракция. Различают дифракцию волн и частиц. Дифракция волн — огибание волнами различных препятствий. Дифракция волн свойственна всякому волновому движению. Возникает, если размеры препятствия порядка длины волны или больше. Дифракционная картина (чередование световых максимумов и минимумов) — результат интерференции световых волн. Явление дифракции волн существенным образом влияет на фотолитографические процессы в технологии СБИС, МЭМС и НЭМС. Дифракция частиц — рассеяние потока микрочастиц (электронов, нейтронов, атомов, молекул и др.) кристаллами или молекулами жидкостей и газов с образованием чередующихся максимумов и минимумов в интенсивности рассеянного пучка. Дифракция частиц аналогична дифракции света и является проявлением корпускулярно-волнового дуализма частиц. Наблюдается для частиц, длина волны де Бройля которых порядка расстояния между рассеивающими центрами. Дифракционная каргина зависит от внутреннего строения рассеивающего объекта. На дифракции частиц основаны электронография и нейтронография.

Diffusion — диффузия. Высокотемпературный процесс, посредством которого химические реактивы (легирующая примесь) вводятся в кристаллическую структуру полупроводниковых материалов для изменения ее электрических свойств на необходимых участках. Диффузия — это движение частиц среды, приводящее к переносу вещества и выравниванию концентраций или к установлению равновесного распределения концентраций частиц данного сорта в среде. В отсутствие макроскопического движения среды диффузия молекул (атомов) определяется их тепловым движением (так называемая молекулярная диффузия). При наличии в среде стационарных перепадов температуры, электрических полей и т.п. диффузия приводит к установлению равновесного распределения концентраций, характеризуемого соответствующими градиентами (термодиффузия, элекгродиффузия и т.д.). В однородной системе (газ, жидкость) при молекулярной диффузии в отсутствие внешних воздействий диффузионный поток (поток массы) пропорционален градиенту его концентрации. Коэффициент пропорциональности называется коэффициентом диффузии. В физике и технологии, кроме диффузии молекул (атомов), рассматривают диффузию электронов проводимости, дырок, нейтронов и других частиц.

Diffusion bonding — диффузионное соединение. Метод соединения материалов посредством нагревания их до температуры ниже точки плавления и последующего сжатия этих материалов для получения сцепления (прилипания, адгезии) их в твердом состоянии за счет взаимной диффузии атомов. Этот метод используется для соединения металлов или для соединения керамики с металлом.

Diffusion gauge — диффузионный датчик деформаций (тензодатчик) (от лат. «напряженный» и «датчик»). В работе прибора используется пьезорезистивный (тензорезистивный) эффект. Пьезоре-зистивный эффект получают посредством формирования диффузионного слоя p-типа. (или и-типа) на и-типа (p-типа) кремниевой подложки, отсюда и название устройства. С использованием диффузионного датчика деформации можно изготовить сенсор давления, встроив его в кремниевую диафрагму. По сути, это измерительный преобразователь в виде тензорезистора, сопротивление которого изменяется под влиянием деформации (сжатия или растяжения) тела, на котором укрепляется тензорезистор. Подобный тип датчика имеет меньшие размеры и более высокую чувствительность по сравнению с реостатным тензодатчиком. Тензорезистивный эффект — это изменение электросопротивления проводника в результате его деформации. Используется для измерения смещений или деформаций.

Dislocation — дислокация. Линейные дефекты кристаллической решетки, нарушающие правильное чередование атомных плоскостей. Дислокации определяют так называемые структурно-чувствительные свойства кристаллов (прочность, пластичность и др.). Простейшие дислокации — краевая и винтовая, возможны смешанные дислокации. Пластическая деформация кристаллов обусловлена движением дислокаций. При пластической деформации дислокации интенсивно «размножаются», обусловливая дальнейшую деформацию. Деформации влияют на электрические и оптические свойства кристаллов.

Dissolved wafer process — технология «сплавления» подложек. Разработана в университете штата Мичиган (США). Жидкостная объемная микрообработка. Включает в себя анодное соединение кремниевого сенсора с несущей стеклянной подложкой. Можно использовать для создания инерционных устройств и сенсоров.

Doping — легирование. Технология модификации материала добавлением примеси. Это введение посторонних атомов в твердое тело, например, в'полупроводник для создания требуемой электрической проводимости. Например, различают ионное легирование (ионное внедрение), легирование при выращивании монокристаллов, при эпитаксии, легирование поликристалли- ческого кремния, диэлектрических пленок и др.

Dose (Q) — доза. Точно отмеренное количество чего-либо (какого-либо вещества или лекарства). В имплантации доза — число ионов в луче ионной имплантации, приходящееся на единицу площади поверхности пластины. Размерность: ионы/см2.

Drift — дрейф, погрешность. Медленное изменение со временем метрологических характеристик измерительного устройства. Дрейф заряженных частиц — медленное (по сравнению с тепловым движением) направленное движение заряженных частиц (электронов, дырок, ионов и т.д.) в среде под влиянием внешних воздействий, например электрических полей.

Dry etching — сухое травление. Процесс травления в газовой фазе посредством физической и/или химической реакции реактивного газа или плазмы. Реактивный газ реагирует с подложкой и удаляет материал, формируя элементы требуемой формы или размера. Пример: травление Si в газе НС1 или парах SiCl4. Различают следующие методы плазменного травления: ионно-плазменное, ионно-лучевое, плазменное, реактивное ионное, реактивное ионно-лучевое и т.д.

Dry strip — сухое снятие покрытия. Плазмохимическое удаление фоторезиста. Сухой процесс удаления фоторезиста после ионной имплантации. Превращает фоторезист в золу. Сухая технология достигается с использованием фторсодержащего газа (CF4, SF6, NF3, CC12F2, C2F6, XeF2 и др.) и высокочастотной (сверхвысокочастотной) плазмы.

Durability — износоустойчивость, прочность. Износоустойчивость (износостойкость) — сопротивление материалов деталей и трущихся изделий износу. Прочность — способность материала сопротивляться разрушению, а также необратимому изменению формы при действии внешних нагрузок. Прочность твердых тел обусловлена в конечном счете силами взаимодействия между атомами и ионами, составляющими тело. Прочность зависит не только от самого материала, но и от вида напряженного состояния (растяжения, сжатия, изгиба и др.), от условий эксплуатации (температуры, скорости нагружения, длительности и числа циклов нагружения, воздействия окружающей среды и т.д.). В зависимости от всех этих факторов приняты различные меры прочности: предел прочности, предел текучести, предел усталости и др. Задача повышения прочности решается введением легирующих добавок, применением композиционных материалов, термической обработкой и другими технологическими приемами.

Е

Efficiency — эффективность, КПД. Характеристика эффективности системы, микросистемы (устройства, микроустройства) в отношении преобразования энергии. Определяется отношением полезно использованной энергии (превращенной в работу при циклическом процессе) к суммарному количеству энергии, переданному системе.

Ejection — эжекпия, испускание. Принцип действия, на котором работают струйные микроаппараты — эжекторы. В них для отсасывания газов и жидкостей используется кинетическая энергия другого газа или жидкости. Применяется эжектор в струйных микронасосах. Струйный микронасос это микроустройство для нагнетания (инжектор) или отсасывания (эжектор) жидких или газообразных веществ, а также транспортирования гидросмесей (гидроэлеватор). Действие струйного микронасоса основано на увлечении нагнетаемого (откачиваемого) вещества струей жидкости или газа. Соответственно различают жидкоструйные и газоструйные микронасосы.

Elasticity — упругость. Это свойство тел восстанавливать свою форму и объем (твердые тела) или только объем (жидкость и газы) после прекращения действия внешних сил. Количественные характеристики упругих свойств материалов — модули упругости. Упругость обусловлена взаимодействием между атомами и молекулами и их тепловым движением. Модули упругости (другое название — упругие постоянные) — это коэффициенты в зависимостях деформации от приложенных механических напряжений (и наоборот). В простейшем случае малых деформаций эта зависимость является линейной, а модули упругости — это коэффициенты пропорциональности в данной зависимости. Число различных модулей упругости для анизотропных кристаллов достигает 21 единиц и зависит от симметрии кристалла. Упругие свойства изотропного вещества можно описать двумя постоянными, связанными с модулем Юнга, коэффициентом Пуассона, модулем сдвига и с модулем объемного сжатия. Модули упругости данного материала зависят от его химического состава, предварительной обработки, температуры и др.

Elastomer — эластомер. Полимер, обладающий при обычных температурах высокоэластичными свойствами, т.е. способный к огромным (до многих сотен процентов) обратимым деформациям растяжения. Типичные эластомеры — каучуки и резины.

Electrochemical etch stop technique — электрохимический способ остановки травления. При электрохимическом травлении к кремниевой подложке (аноду) и к электроду (катоду), находящимся в травильном растворе, прикладывается постоянное напряжение. Механизм травления состоит из следующих этапов: введение в полупроводник дырок для увеличения его окислительных свойств, т.е. получение Si+; присоединение к положительно заряженному Si+ отрицательно заряженных гидроксильных групп ОН-; химическая реакция между гидратом кремния и комплексообразующим реагентом в растворе; растворение продуктов химической реакции в травильном растворе.

При электрохимическом травлении процессу окисления способствует положительное напряжение, приложенное к кремниевой подложке, которое приводит к накоплению дырок на границе раздела кремний — раствор. При этих условиях процесс окисления происходит довольно быстро, а полученный оксид легко растворяется в травителе. Дырки в виде ионов Н+ переносятся на катод, где высвобождаются в качестве пузырьков водорода. В дополнение к этому на поверхности кремния может возникнуть избыток пар электрон — дырка, что также приводит к повышению скорости травления. Эту технологию широко используют для изготовления микродатчиков и микроакгюаторов.

Electrochemical passivation technique — технология электрохимической пассивации. Это есть электрохимическая технология подтравливания поверхности какого-либо материала и одновременного его окисления, т.е. покрытия поверхности пассивирующей (защитной) окисной пленкой. Пример: анодирование алюминия и др. Применяется в технологии микросборок.

Electro-Discharge Machining (EDM) — микрообработка электрическим разрядом. Технология удаления материала посредством воздействия искровым разрядом. Используется для обработки твердых материалов. Сюда же можно отнести микросварку металлов.

Electroforming — электроформовка. Это процесс копирования форм с высокой точностью электроосаждением, используя полимеры или металл в качестве шаблона. Выполняется методом электролиза. Последний представляет собой совокупность процессов электрохимического окисления —восстановления, происходящих на погруженных в электролит электродах при прохождении электрического тока. В гальванотехнике различают гальванопластику и гальваностегию. Гальванопластика — это получение точных металлических копий методом электролитического осаждения металла на металлическом или неметаллическом оригинале. Гальваностегия — нанесение металлических покрытий на поверхность металлических и других изделий методом электролитического осаждения. Электроформовка используется в LIGA-технологии создания МЭМС и НЭМС.

Electromagnetic actuator — электромагнитный актюатор. Это микроис- полнительное устройство, в котором в качестве движущего усилия используется электромаыштная сила. Магнит и катушечная обмотка — главные составляющие элементы такого микроактюатора. В основном используются электромагнитные микроактюаторы с планарной структурой (двумерные), например микроактюатор с осевым зазором, но встречаются и трехмерные устройства с радиальным зазором. Основной недостаток таких устройств — это необходимость использования магнитных материалов, которые бывает иногда относительно сложно обрабатывать на микроуровне.

Electromagnetic waves — электромагнитные волны (колебания). Распространяются в пространстве с конечной скоростью. Электромагнитные волны, кроме некоторых случаев, — поперечные волны: в каждой точке поля электромагнитной волны векторы Е и Н напряженностей электрического и магнитного полей колеблются, оставаясь в плоскости, перпендикулярной к направлению распространения электромагнитной волны. Кроме того, в каждой точке векторы Еи //колеблются в одной фазе и всегда взаимно перпендикулярны. В зависимости от частоты (или длины волны в вакууме), а также от источника излучения и способов возбуждения различают следующие виды электромагнитной волны: низкочастотные колебания, радиоволны, инфракрасное излучение, видимое излучение, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение, гамма-лучи.

Electromigration — электромиграция. Миграция атомов в металлическом межсоединении вследствие воздействия импульса, передаваемого проводящими электронами. Атомы металла мигрируют в направлении движения электрического тока и могут приводить к разрыву в электрической цепи межсоединий. Электромиграция зависит в общем случае от температуры плавления металла. Чем выше температура плавления, тем выше сопротивление процессу электромиграции. Чем выше температура и плотность тока в устройстве, тем больше электромиграция. Электромиграция может возникать из-за диффузии в объеме материала, по границам зерен или на поверхности. Алюминиевая электромиграция в основном происходит по границам зерен кристалла. Это происходит вследствие более высокого коэффициента диффузии по границам зерен в сравнении с объемным коэффициентом диффузии и известным эффектом пассивации поверхности этого материала пленкой оксида алюминия. Пленка А1203 формируется на поверхности алюминия при воздействии на него кислородом. В меди, напротив, большую роль играет поверхностная электромиграция атомов.

Electron — электрон. Стабильная элементарная частица с единичным отрицательным элементарным электрическим зарядом 1,602177 х 10-19 Кл, массой покоя 9,1099558 х 10 31 кг. Электроны входят в состав всех атомов и молекул и играют важнейшую роль в строении и свойствах вещества.

E-beam lithography (electron beam lithography) — электронно-лучевая литография. Метод изготовления субмикрометровых и наноразмерных топологических элементов посредством экспонирования электрически чувствительных поверхностей электронным лучом. Метод схож с фотолитографией, но использует электроны вместо фотонов. Поскольку длина волны электрона гораздо меньше, чем у фотона, дифракция не ограничивает разрешение. Электронно-лучевая литография имеет более высокую стоимость, чем фотолитография, однако получаемое разрешение выше и при этом не требуется фотошаблона. Такую литографию используют для создания фотолитографических масок.

Electronic Design Automation (EDA) — САПР электронных устройств. Поня тие, используемое для описания деятельности и оборудования. Понятие включает в себя средства программного проектирования, применяемые для разработки чипов. EDA обеспечивает создание приборов, аппаратов, машин и разработку прикладных программ, описывающих процессы проектирования. Для этого EDA использует: компьютеризацию инженерного труда, которая осуществляет макетирование, создание конструкций, разработку технологии; компьютизированное проектирование, поддерживающее схемотехническое проектирование, анализ и проверку работоспособности создаваемого устройства; компьютизированное производство. На базе EDA ведется также разработка печатных плат и интегральных схем для проектируемых устройств. Традиционно САПР электронных устройств разрабатывают компании Cadence (США) и Mentor Graphics (США).

Electronic nose (e-nose) — электронный нос. Это микроустройство, которое распознает характерные компоненты запаха и проводит анализ его химического состава в целях распознавания этого состава. Электронный нос состоит из устройства химического детектирования (обнаружения), например матрицы микросенсоров, и устройства распознавания (вещества, запаха), например нейронной сети. Запах состоит из молекул некоторых веществ, каждая из которых имеет определенный размер и форму. Каждая такая молекула имеет в человеческом носу соответствующий ее размеру и форме рецептор. Когда определенный рецептор воспринимает воздействующую на него молекулу, он отправляет сигнал в мозг. Мозг идентифицирует запах, связанный с этой конкретной молекулой. Электронный нос основан на биологической модели работы человеческого носа: сенсоры заменяют рецепторы и пересылают сигнал в программу- обработчик цифрового процессора. Последний выполняет в данном случае функции человеческого мозга. Электронный нос используют для качественного контроля в пищевой, косметической промышленности, в медицине для диагностики болезней, в экологии для определения загрязняющих веществ и утечек газа, а также в правоохранительной деятельности для нахождения мельчайших частиц наркотических и взрывчатых веществ.

Electron Probe MicroAnalysis (ЕРМА) — элсктронно-зондовый микроанализ. Метод, который использует электронные или рентгеновские лучи для наблюдения за твердой поверхностью и для количественного анализа составляющих элементов. Относится к методам химического микроанализа при изготовлении СБИС, МЭМС и НЭМС. Химическими веществами, присутствие которых необходимо контролировать при таких исследованиях, являются легирующие примеси в кремнии (мышьяк, фосфор, бор, сурьма), а также кислород, углерод, следы резиста, различные компоненты металлизации и металлические примеси. Спектр контролируемых химических элементов очень широк: от легких до тяжелых, таких как V, Pt, Mo, Au, W. Традиционно различают два основных метода химического микроанализа: растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ. Растровый электронный микроскоп позволяет получать информацию о химическом составе вещества при условии использования приставки для рентгеновской спектрометрии. Растровый микроскоп, специально приспособленный для количественного химического анализа, называют электронным зондом и применяют в рентгеновском микроанализе. Растровый микроскоп можно использовать для возбуждения вторичного рентгеновского излучения при облучении поверхности образца электронным лучом. Электронная бомбардировка позволяет получить как непрерывный рентгеновский спектр, так и характеристические линии, свойственные конкретным материалам исследуемых мишеней-образцов. Для проведения рентгеновского микроанализа применяются как энергодисперсионные детекторы, так и детекторы, анализирующие распределение регистрируемого излучения по длине волны. Анализ распределения по длинам волн осуществляется кристаллом-анализатором, на который направляется вторичное рентгеновское излучение. Анализатор поворачивают относительно падающего рентгеновского пучка до достижения максимальной интенсивности брэгговского отражения. Результирующий сигнал детектируется газовым пропорциональным счетчиком квантов.

Electroplate — нанесение гальванического покрытия (гальванизация). Это есть осаждение металлического покрытия с помощью электрического тока и раствора электролита. Гальваническое покрытие — металлическая пленка толщиной от долей микрометров до десятых долей миллиметра. Наносится на поверхность металлических и других изделий. Примеры: покрытие пленкой хрома Сг поверхности железа или покрытие пленкой меди Си поверхности пористого кремния. Применяется в защитных, декоративных и других целях, например, для получения металлических контактов. Гальваническое покрытие выполняется методом электролитического осаждения (гальваностегия). См. Electroforming. В литературе встречается и другое понятие гальванизации, а именно: в МЭМС-медицине — это метод электротерапии, лечение постоянным током небольшой силы и напряжения, применяемое при заболеваниях периферической нервной системы.

Electrostatic actuator — электростатический актюатор. Это микроиспол- нительное устройство, которое использует электростатическую силу для получения механического усилия. Последнее приводит микроустройство в действие. Исходя из конструкции различают следующие электростатические актюаторы: двигатель качения, фебневый микродвигатель, пленочный электростатический актюатор. Преимущества: относительно простая конструкция, увеличение выходной силы по отношению к весу с одновременным уменьшением в размерах самого микроустройства (выгодность пропорционального уменьшения размеров). Недостатки: необходимость подвода к устройствам достаточно высокого напряжения, большие потери на трение в узлах, что приводит к износу и высокой вероятности поломки изделия.

Electrostatic Discharge (ESD) — электростатический разряд. Максимальное напряжение, при котором устройство будет продолжать соответствовать техническим требованиям после этого воздействия. Статическое электричество — совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектрических и полупроводниковых веществ или на изолированных проводниках. В технологических процессах на самих материалах и на микроизделиях образуется электрический потенциал, измеряемый тысячами вольт. Приобретение телами избыточного заряда связано в большинстве случаев с явлением контактной электризации. При соприкосновении тел, различающихся по температуре, концентрации заряженных частиц, энергетическому состоянию атомов, шероховатости поверхности и другим параметрам, происходит перераспределение между ними электрических зарядов. При этом у поверхности раздела тел на одном из них концентрируются положительные заряды, а на другом — отрицательные. Образуется двойной электрический слой, аналогичный конденсатору. Электризация твердых тел усиливается в I [роцессе трения, так как при этом расширяются зоны соприкосновения тел и выделяется теплота. Последняя изменяет энергетическое состояние атомов взаимодействующих поверхностей. В процессе электризации твердых тел заметную роль играют электролитические явления в пленках влаги, содержащихся на поверхности изделий. Электризация возможна также за счет адсорбции ионов из воздуха на поверхности с энергетически ненасыщенными связями. Появление зарядов наблюдается при пьезоэлектрических и пироэлектрических эффектах, сопровождающихся перераспределением электронной плотности в массе вещества. Перекачка диэлектрических жидкостей по микротрубопроводам также сопровождается значительной электризацией. Электризация жидкости связана с механическим разделением двойного электрического слоя на границе жидкой и твердой фаз. Интенсивность образования зарядов возрастает с увеличением скорости движения жидкости, ее удельного сопротивления и площади контакта с твердой поверхностью. Например, значительная электризация наблюдается при фильтрации за счет большой площади контакта жидкости с элементами фильтра. Образование электрических зарядов в струе газа при его истечении из микросопел обусловлено наличием в нем примесей или продуктов конденсации. Все изложенное указывает на важность учета описанного явления в МЭМС- и НЭМС- изделиях и технологиях.

Electrostatic Force Microscope (EFM) — электростатический силовой микроскоп. Тип сканирующего зондового микроскопа. Это микроскоп, который сканирует зондом и измеряет электростатическую силу, действующую между зондом и образцом, а затем рисует изображение, основанное на результатах измерения.

Ellipsometer — эллипсометр. Оптическое измерительное устройство, которое использует поляризованный лазерный луч для измерения толщины и коэффициента преломления оптически прозрачной пленки. Прибор широко используется в технологии микрообработки для измерения физических параметров пленок Si02, Si3N4, А1203 и других тонких диэлектрических слоев.

Emitter — эмиттер. Область полупроводникового изделия, назначение которой — инжекция носителей заряда в базовую область.

Emulsion mask — эмульсионная маска (фотошаблон). Прозрачная стеклянная пластина со сформированными на ней участками, блокирующими прохождение световых лучей. Непрозрачные участки выполняют из солей серебра в коллоидных или желатиновых суспензиях. Эмульсионные маски (фотошаблоны) имеют относительно низкую стоимость и широко используются в установках контактной литографии. Однако вследствие того, что эмульсионные маски не годятся для субмикрометровой фотолитографии, они потеряли свое значение при широком распространении проекционных установок совмещения и экспонирования.

Enthalpy — энтальпия. Энтальпия, также тепловая функция и теплосодержание — одна из основных энергетических характеристик термодинамической системы. Энтальпия (Н) представляет собой сумму внутренней энергии тела (U) и работы, которую необходимо затратить, чтобы тело объемом Vввести в окружающую среду, имеющую давление р и находящуюся с телом в равновесном состоянии. Н= U + pV.

Enzymes — фермент. Молекулы, найденные в природе или созданные человеком. Ускоряют химические реакции. Биологические катализаторы. Присутствуют во всех живых клетках. Осуществляют превращения веществ в организме, регулируют его обмен веществ. По химической природе — это белки. Каждый вид ферментов катализирует превращение определенных веществ (субстратов), иногда лишь единственного вещества и в единственном направлении. Поэтому многочисленные биологические реакции в организме осуществляет огромное число ферментов. Применяются в нанобиотехнологиях.

Epipoly — эпиполь. Эпитаксиально осажденный поликремний. Имеются в виду пленки поликристаллического кремния п- или p-типа проводимости, полученные химическим осаждением из газовой фазы в эпитаксиальных растворах. Процессы напоминают эпитаксию Si, но происходят при более низких температурах (850—900°С против 1050—1150"С при эпитаксии). Например, SiH4 -gt; Siiio;iii + Н2.

Epitaxy — эпитаксия. Технология выращивания монокристаллических тонких пленок в соответствии с кристаллической структурой подложки. Для кремния различают хлоридную (SiCl4), гидридную (SiH4), дихлорсилановую (SiH2Cl2), смешанную (SiCl4 + SiH4) эпитаксии. Для Л3?'5-соединений различают жидкостную, гидридную, МОС-гидридную (МОС-металлооргани- ческое соединение) и молекулярно-лучевую эпитаксии. Фактически чипы микроизделий формируются не в теле полупроводниковой подложки, а в тонкой пленке эпитаксиального полупроводникового слоя, сформированного на этой подложке.

Equilibrium process — равновесный процесс. См. Equilibrium siate.

Equilibrium state — состояние равновесия. Различают: равновесие (микро) механической системы, равновесие термодинамическое, равновесие химическое, органы равновесия и равновесный процесс. Равновесие (микро) механической системы — состояние системы, находящейся под действием сил, при котором все точки покоятся по отношению к рассматриваемой какой-либо системе отсчета. Равновесие имеет место, когда все действующие на тело силы взаимно уравновешены. Равновесие системы (тела) может быть устойчивым, неустойчивым и безразличным. Термодинамическое равновесие системы (микросистемы) характеризуется равенством температуры, давления, других тому подобных параметров всех ее частей, а также максимумом энтропии системы в целом. Любая изолированная система с течением времени достигает состояния термодинамического равновесия. Равновесие химическое — состояние реагирующей системы, при котором в ней протекают только обратимые реакции. Параметры такой системы при химическом равновесии не зависят от времени. Константа химического равновесия — величина, выражающая взаимную зависимость между концентрациями веществ в системе при достижении химического равновесия. Числовые значения константы химического равновесия позволяют рассчитывать выход продуктов химического процесса. Органы равновесия (в микромеха- нических системах, в биосистемах) воспринимают изменения положения тела в пространстве, а также действие на организм ускорений. Равновесный процесс — бесконечно медленный процесс, в котором термодинамическая система проходит через ряд бесконечно близких друг к другу равновесных состояний. Это обратимый процесс.

Etchback planarization — планаризация травлением с обратной стороны. Это технология, которая включает в себя удаление объемного выступающего материала в ходе процесса планаризации. Поверхность Si02 на непланарной стороне подложки может быть получена планарной посредством травления оксида с обратной стороны кремниевой пластины. Это достигается с помощью формирования толстого слоя фоторезиста на Si02 и травлением одновременно как фоторезиста, так и Si02 до тех пор, пока не будет достигнута требуемая толщина Si02.

Etch hole — ямка травления. См. Etch pit.

Etching — травление. Контролируемое удаление материала в целях получения полупроводниковых пластин заданной толщины с совершенной поверхностью или для создания нужного микрорельефа на поверхности этих пластин. При использовании жидкого травления материал растворяется при погружении его в химический раствор. При сухом травлении материал распыляется или «растворяется» с помощью реактивных ионов или травителя в газовой фазе.

Etch pit — ямка травления. Микроскопическая впадина, которая может быть сформирована на поверхности кристалла, если неоднородность в нормальной структуре решетки пересекает эту поверхность. Ямки травления будут формироваться, если атомарные примеси в кристалле сконцентрируются в эти неоднородности вследствие термической обработки и если такой экземпляр кристалла в дальнейшем травится.

Etch profile — профиль травления. Изображение, которое показывает форму боковой стенки протравливаемой структуры. Процесс травления с нулевым смещением обеспечивает формирование вертикального профиля элемента. В этом случае травление в горизонтальном направлении не происходит. При равенстве вертикальной и горизонтальной скоростей травления к концу процесса формируется профиль края, имеющий контур четверти окружности. На практике реальные профили краев элементов соответствуют ситуации, промежуточной между выше описанными. Образование граней, возникновение канавок и повторное осаждение — эти три явления, возникающие при сухом плазменном травлении, могут существенно влиять на профиль вытравливаемого элемента и серьезно изменять (искажать) его.

Etch rate — скорость травления.

Etch stop — остановка травления. Метод остановки травления в строго определенной области, например на поверхности раздела кремний —диэлектрик или на границе р-я-перехода в полупроводнике. Используются различные методы установления момента окончания травления пленки: непосредственное визуальное наблюдение подвергаемой травлению пленки; регистрация оптического отражения от подвергаемого травлению слоя; регистрация изменения концентрации травящих компонентов методом эмиссионной спектроскопии; анализ продуктов реакции травления с помощью эмиссионной спектроскопии или масс-спектроскопии и др.

Etch-stop technique — метод остановки травления. Это технология изготовления микроизделий посредством травления. Использует методы остановки процесса травления в строго определенной области полупроводникового изделия путем создания барьерною слоя. Различают: электрохимический метод остановки травления, остановка травления за счет р-н перехода и остановка с помощью легирующих примесей (например, сильное легирование бором).

Ethylene Diamine Pyrocatechol (EDM) — этилендиаминовый пирокатехин. Травитель кремния. Как травитель, подобен смеси гидроксида калия КОН и тетраметилового гидроксида аммония (англ. — ТМАН, TetraMethyl Ammonium Hydroxide), но более высоко токсичный.

Ethylene glycol — этиленгликоль. Химическая формула НО — СН2 — СН2 — ОН. Бесцветная вязкая жидкость со сладким вкусом, токсична. Плотность 1,113 г/см3. Используется в микроэлектронной технологии для снижения активности процесса травления, а также для понижения температуры замерзания воды.

Eutetic bonding — соединение эвтектическим сплавом. Тип технологии адгезионного соединения подложек, включающий осаждение промежуточных металлических (золото) и стеклянных пленок до начала соединения. Пластина нагревается до эвтектической точки, которая является самой низкой температурой плавления в двухкомпонентной фазовой диаграмме, когда очень мало или еще вообще нет твердого раствора между компонентами. Сплав затем формируется за счет твердожидкой взаимной диффузии на границе контакта фаз и сопровождается затвердеванием после охлаждения. Пример: присоединение кремниевого кристалла к корпусу из тугоплавкой керамики или к выводной рамке Ni — Fe обычно выполняется из припоя состава Аи или Аи — Si. При этом образуется структура эвтектического состава Au + Si (температура ликвидуса 800°С, температура солидуса 370°С). Последняя постепенно обогащается кремнием. Поскольку в составе сложной структуры увеличивается содержание кремния, он затвердевает с образованием соединения кристалла. Фактически происходит контактное плавление с взаимодействием сплава припоя Au + Si с кремнием. При этом образуется тонкая пленка жидкой фазы эвтектического состава, которая при обогащении кремнием переходит в твердожидкое состояние, прочно закрепляющее кристалл в корпусе.

Eutetic point — эвтектическая точка. Она соответствует составу из жидкой фазы, находящейся в инвариантном равновесии с двумя или более твердыми фазами. Температура кристаллизации эвтектики тоже называется эвтектической точкой.

Evaporation — испарение, напыление. Метод осаждения метала на пластины посредством нагревания металла до тех пор, пока он не начнет испаряться и осаждаться на пластинах. Различают: испарение с использованием резистивного нагрева; электронно-лучевое испарение; испарение с использованием индукционного нагрева; магнетронное распыление; химическое осаждение из парогазовых смесей.

Excimer laser — эксимерный лазер. Разновидность ультрафиолетового химического лазера, широко применяемая в полупроводниковом производстве и в глазной хирургии. Термин эксимер (англ, excited dimer) обозначает возбужденный димер и тип материала, используемого в качестве рабочего тела лазера. Первый эксимерный лазер был представлен в 1971 г. Н. Басовым, В.А. Даниличевым и Ю.М. Поповым в Физическом институте им. П.Н. Лебедева (г. Москва). Лазер использовал димер ксенона (Хе2), возбуждаемый пучком электронов для получения вынужденного излучения с длиной волны 172 нм. Лазерное излучение эксимерной молекулы происходит вследствие того, что она имеет «притягивающее» (ассоциативное) возбужденное состояние и «отталкивающее» (неассоциативное) основное состояние. Это объясняется тем, что благородные газы, такие как ксенон или криптон, высокоинертны и обычно не образуют химических соединений. Конечно, в возбужденном состоянии (вызванном электрическим разрядом) они могут образовывать временные молекулы друг с другом (димеры) или с галогенами, такими как фтор или хлор. Такое соединение, находящееся в возбужденном состоянии, может отдать свою энергию в виде спонтанного или вынужденного излучения, в результате чего молекула переходит в основное состояние, а затем очень быстро (в течение пикосекунд) распадается на составляющие атомы. Такой процесс образует инверсию населенностей между двумя энергетическими уровнями. Длина волны эксимерного лазера зависит от состава используемого газа и обычно лежит в ультрафиолетовой области. Эксимер F2 имеет длину волны 157 нм, ArF — 193 нм, KrF — 248 нм, ХеВг — 282 нм, ХеС1 — 308 нм, XeF — 351 нм. Эксимерные лазеры обычно работают в импульсном режиме с частотой 100 Гц и длиной импульса около 10 нс, иногда эти значения могут достигать 200 Гц и 30 нс. Обычно в полупроводниковом производстве эксимерный лазер используется в качестве мощного источника ультрафиолетового излучения для фотолитографии с очень высоким разрешением.

Eximer laser micromachining — микрообработка эксимерным лазером. Метод удаления материала с помощью эксимерного лазера. Эксимерный лазер — это газовый, импульсный, высокого давления лазер, излучающий в ультрафиолетовой области спектра в диапазоне 157—351 нм. В качестве активной среды используется инертный газ (аргон, криптон или ксенон), галоген (хлор или фтор), буферный газ — гелий или неон.

Exposure — экспонирование. Облучение чувствительного химического вещества светом или другой электромагнитной энергией. Пример из оптической литографии (фотолитографии): после сушки резист (фоторезист) экспонируют ультрафиолетовым облучением (светом) через фотошаблон и проявляют в растворителе. При этом неэкспонированный материал резиста (фоторезиста) растворяется. Расчеты экспонирования фоторезиста требуют знания оптических констант подложки фотошаблона и любого расположенного на ней слоя, а также толщины всех соответствующих слоев.

Extrinsic — примесный. Понятие, характеристика, используемые для легированных, а не для чистых полупроводниковых материалов. Например: примесная проводимость.

F

Fabrication — производство. Имеется в виду производственное предприятие. Fab — так сокращенно называют отдельный завод или крупный цех по производству конкретного микроизделия или серии однотипных микроизделий. Здесь реализуется однотипная технология. Как правило, произвол- ственники, отвечая перед нанимателем за качество, производственный план и себестоимость продукции, не занимаются сами маркетингом и продажами. Для этого существуют специальные головные фирмы (подразделения) в концерне или в крупной корпорации.

Fault models — модели с неисправностью. Программные критерии для определения разных типов неисправностей в ходе электрических испытаний.

Ferroelectric — сегнетоэлекгрик. Сегнегоэлекгрики — это кристаллические диэлектрики. Пример: титанат бария ВаПО, и др. Обладают самопроизвольной поляризацией в определенном интервале температур. Характеризуются высокой диэлектрической проницаемостью. Это связано с их доменной структурой. Все сегнетоэлектрики — сильные пьезоэлектрики и используются как пьезоэлектрические материалы.

Film electrostatic actuator — тонкопленочный электростатический актю- атор. В качестве механизма активации использует электростатическую силу. Пленочный актюатор приводится в действие электростатической силой между статором и ползунком (перемещаемым микрообьектом). Эта конструкция позволяет применять актюатор без электрода на перемещаемом объекте, реализуется это посредством использования индуктивного заряда на высокоомной пленке. Такой тип актюатора не нуждается в регулировании положения или угла между статором и перемещаемым объектом. Он характеризуется малым трением, поскольку сила левитации, получаемая при запуске микродвигателя, устраняет потребность в подшипниковом механизме. Наоборот, когда актюатор останавливается, то возникает сила притяжения и большая сила задержки, фиксации. Особенность данного актюатора в том, что он может быть изготовлен в форме тонкой и гибкой пленки. Поскольку сила генерируется от всей поверхности перемещаемого объекта, эта генерируемая сила и высокое выходное усилие могут быть получены простым увеличением площади пленки. Вдобавок, перемещение по трем степеням свободы может быть реализовано с использованием многочисленных пар электродов, расположенных в разных направлениях.

Finite Element Analysis (FEA) — анализ конечных элементов. Фактически это расчет методом конечных элементов (МКЭ). Это есть процедура моделирования для анализа многих физичных свойств. Основная идея МКЭ состоит в том, что любая непрерывная величина (температура, давление, перемещение и др.) аппроксимируется дискретной моделью, построение которой выполняется на множестве кусочно-непрерывных функций, определенных на конечном числе подобластей. Алгоритм построения дискретной модели изучаемой непрерывной величины заключается в следующем: в рассматриваемой области фиксируют конечное число точек; эти точки в дальнейшем называют узлами; полагают, что исследуемая непрерывная величина в каждом узле яв

ляется переменной, подлежащей определению в процессе решения задачи;              / область изменения непрерывной величины разбивают на элементы; эти элементы имеют между собой общие узлы и в совокупности аппроксимируют форму области в целом; непрерывную величину аппроксимируют в пределах каждого элемента полиномом, коэффициенты которого рассчитывают на основании значений этой величины в узлах; каждый элемент аппроксимируют своим полиномом, а коэффициенты полиномов подбирают таким образом, чтобы сохранялась непрерывность величины вдоль границ соседних элементов.

Процедура моделирования FEA лежит в основе многих систем автоматизированного проектирования микросистем, например этот метод заложен в основу ANSYS.

Fixed-fixed beam — фиксированная/фиксированная балка. Балка с жесткой заделкой (с жестким креплением) с двух концов. Один из простейших базовых элементов МЭМС-устройств и конструкций микроактюаторов.

Flagellar motor — жгутиковый двигатель. Двигатель, который приводит в движение жгутики бактерии. Источником энергии движения жгутиков является разница электрохимического потенциала между концентрациями ионов водорода внутри и за пределами клетки. Двигатель вращения жгутика — это единственный орган, который совершает постоянное вращательное движение среди всех живых существ на Земле. Это самый маленький двигатель из всех известных. Основа жгутикового двигателя — это химический мотор, состоящий из волокна, крючка и основания. Считается, что вращающий момент является результатом потока ионов водорода внутрь клетки из-за ее пределов. Однако механизм преобразования потока ионов во вращательное движение остается пока невыясненным. См. также Chemical bearing.

Flat pack — плоский корпус. Так называется корпус, который имеет следующие особенности: он квадратный; выводы планарные (горизонтально расположенные); выводы корпуса имеют конструкцию в виде «крыльев чайки»; выводы располагаются по одну, или по две стороны изделия (корпуса), или сразу с четырех сторон; и, главное, это сверхтонкий корпус (по сравнению с принятыми на сегодня стандартами по высоте корпусов). Еще так называется технология сборки (упаковки) чипов микроизделий в такие корпуса. Это так называемая сборка микроизделий «с низким профилем», т.е. сборка чипов в сверхтонкие корпуса. Плоский корпус имеет пять следующих разновидностей: LQFP (Low profile Quad Flal Pack) — сверхтонкий квадратный плоский корпус; PQFP (Plastic Quad Flat Pack) — пластмассовый квадратный плоский корпус; CQFP (Ceramic Quad Rat Pack) — керамический квадратный плоский корпус; MQFP (Metal Quad Flat Pack) — металлический квадратный плоский корпус; VQFN (Very thin Quad Flat Pack Non- leaded) — сверхтонкий квадратный плоский корпус «без внешних выводов».

Flexible microactuator — гибкий микроактюатор. Может двигаться в любом направлении, служит для управления пневматическим или гидравлическим давлением в гибком теле. Гибкий, эластичный микроактюатор — это тип пневматического или гидравлического актюатора, который может изгибаться, растягиваться и закручиваться в любом направлении, управляя тем самым гидравлическим давлением в трех или более отсеках (камерах), встроенных в него. Имеет следующие характеристики: простая структура или легкость в миниатюризации; много степеней свободы, которые позволяют использовать микроактюатор в микророботах для получения перемещений; нет элементов скольжения, поэтому движение плавное, нет частиц продуктов износа; компактность; высокая удельная мощность. Примеры использования: манипуляторы, руки роботов, перемещаемые микророботы для исследования труб.

Flip chip — перевернутый кристалл. Так называется один из известных методов второй стадии монтажа кристаллов в корпуса. На первой стадии монтажа кристалл обратной стороной механически прикрепляют к соответствующему основанию. На второй стадии контактные площадки со схемной стороны кристалла электрически соединяются с выводами корпуса. Метод перевернутого кристалла изобретен IBM (США). Суть технологии: чип присоединяется к пластмассовой или керамической подложке лицевой стороной вниз без использования периферического монтажа проволочных межсоединений. Сеть шариковых выводов на поверхности рабочей области кристалла соединена непосредственно с соответствующим набором контактных площадок на подложке. Соединение с металлизированными межсоединениями осуществляется за одну операцию. Основными преимуществами технологии сборки методом перевернутого кристалла являются возможность матричного расположения контактных площадок (по сравнению с контактными площадками, расположенными по краю кристалла) и очень малая протяженность межкомпонентных соединений, что приводит к минимуму их индуктивности. Основные недостатки технологии: худшие тепловые характеристики (по сравнению с кристаллом, присоединенным обычным способом) и трудность герметизации матрицы контактных площадок.

Flow quantity — потоковая величина, параметр потока. Различают потоки: жидкости, газа, излучения. Поток излучения (лучистый поток, мощность излучения) — полная энергия, переносимая светом в единицу времени через данную поверхность. Понятие потока излучения применимо к интервалам времени, значительно превышающим периоды световых колебаний.

Flow sensor — датчик потока (расхода). Датчик для измерения скорости потока жидкости или газа либо его расхода. Для измерения скорости потока или расхода газа разработан термоанемометр. Принцип действия термоанемометра основан на зависимости между скоростью потока и теплоотдачей проволочки, помещенной в поток и нагретой электрическим током. Для измерения потока жидкости используются различные дифференциальные водомеры. Принцип действия последних основан на измерении падения давления в микроотверстии.

Fluorosilicate Glass (FSG) — фторсиликатное стекло. Стекло (Si02), в котором фтор добавлен для уменьшения диэлектрической постоянной этого материала. Фторсиликатное стекло используется в технологии многослойной металлизации.

Focused Ion Beam (FIB) — фокусированный пучок ионов. Точно сфокусированный пучок ионов используется для формирования микроизображений и травления покрытий. Наиболее часто применяется для анализа дефектов и повреждений микроструктуры.

Focused ion beam machining — обработка сфокусированным ионным лучом. Технология использует ускоренные и остро сфокусированные пучки ионов для удаления микроскопических частиц материала с поверхности подложки, микроизделия или с поверхности отдельных частей этого микроизделия. Использование сфокусированных ионных лучей диаметром до 0,1 мкм делает возможным получение микроскопических отверстий с высокой трЬностью. Технология позволяет заострять (точить) зонды всевозможных тип в, изготавливать и усовершенствовать асферические поверхностные линзы. Путем измерения изменений в интенсивности вторичных ионов или вторичных электронов, испускаемых веществом, можно точно контролировать ширину обработки. Недостатки технологии: достаточно медленная скорость i щоцесса; относительно сложное оборудование, необходимое для получения требуемого высокого вакуума.

Foundry — полупроводниковое производство. Часто так называют самостоятельное полупроводниковое производственное предприятие. Оно обладает определенным набором технологического оборудования для изготовления СБИС и МЭМС-устройств, а также для их последующего непродолжительного мелкосерийного производства. Такое предприятие обычно обладает набором стандартных технологических процессов и, как правило, специализируется на индивидуальных заказах, т.е. на заказных разработках.

Л t

Fourier number — число Фурье. Число Фурье F                             т указывает на со-

ср L

отношение между накопленной энергией и проведенной тепловой энергией. Проблемы переходного процесса при переносе теплоты подобны, если их число Фурье одинаково. Число Фурье определяет степень проникновения и распространения теплоты в случае переходного процесса при переносе теплоты через коэффициент теплопроводности А, удельную теплоемкость с и плотность р. Число Фурье обратно пропорционально квадрату длины L и прямо пропорционально времени. Для F lt; I тело имеет однородную температуру и переходной эффект не имеет значения. Если размеры уменьшены до коэффициента 10, то переходный процесс переноса теплоты ускоряется до коэффициента 100 для постоянного числа Фурье. В микросистемах тепловые актюаторы достаточно быстры для того, чтобы выполнить механическую функцию. Актюаторы макродиапазона слишком медленны из-за своей тепловой инерции. Этот эффект становится очевидным в случае теплового биметаллического актюатора. Если положить F = ], то зависимость может служить для определения длины тела, ответственной за рассеяние теплоты, D = At/(ср), внутри которой температура может быть принята однородной.

Frequency — частота. Частота колебаний — это число колебаний в единицу времени (1 с), измеряется в герцах (Ги). Различают еще частоту появления случайного события — отношение числа появлений этого события в какой-либо серии испытаний к общему числу испытаний.

Frequency domain — частотная область. Широкое понятие. Так могут обозначаться: ограниченный спектр частот; полоса частот; область частот в спектре; диапазон частот. Пример: полоса пропускания — диапазон частот. Ширину полосы пропускания выражают в герцах, а неравномерность характеристики в пределах полосы пропускания — в децибелах или относительных единицах.

Frequency response — частотная характеристика. Широкое понятие. Способность устройства обрабатывать частоты, приложенные к нему. Частотная характеристика определяется как отношение диапазона выходного сигнала к входному сигналу. Выражает зависимость амплитуды, фазы, чувствительности или какого-либо параметра линейной динамической системы от частоты поступающего на ее вход гармонического колебания. Различают амплитудно- частотную характеристику, фазочастотную характеристику и т.д. Другой пример понятия: частотно-контрастная характеристика оптических систем, описывает способность таких систем передавать модуляцию яркости объекта (контраст).

Friction — трение. Различают: внешнее и внутреннее трение. Внешнее возникает в плоскости касания двух соприкасающихся и прижатых друг к другу тел при их перемещении. Внешнее трение — это трение скольжения и

трение качения. Учет трения чрезвычайно важен при проектировании МЭМС. Известны работы японских ученых в изучении явления трения в МЭМС в целях его минимизации. Вредное влияние трения уменьшают смазкой или использованием «скользящих» слоев. Внутреннее трение — это свойство твердых тел необратимо поглощать механическую энергию, полученную телом при его деформации. Внутреннее трение газов и жидкостей (вязкость) — свойство, характеризующее сопротивление этих веществ действию внешних сил, вызывающих их течение.

Froude number — число Фруда. Число Фруда / =— имеет важное значе-

gL

ние для всех динамических перемещений в гравитационном поле. Оно характеризует отношение инерционных сил к силам гравитации (весу) в зависимости от скорости v, ускорения силы тяжести g и длины L. При больших значениях числа Фруда эффектом силы тяжести тела пренебрегают, в то время как при малых значениях числа Фруда можно пренебрегать силами инерции. Так как число Фруда обратно пропорционально длине, эффект гравитации уменьшается при уменьшении размеров тела. Действительно, маленькие животные и микроорганизмы используют более высокую частоту шага, чем люди или большие животные.

Fullerene — фуллерен. Фуллерены — это химически стабильные замкнутые поверхностные структуры углерода. Атомы углерода расположены в вершинах правильных шестиугольников или пятиугольников, регулярным образом покрывающих поверхность сферы или сфероида (в букиболах, например, может быть 12 пятиугольников и несколько шестиугольников). Своим названием эти соединения обязаны инженеру и дизайнеру Р. Бакминстеру Фуллеру (США), чьи геодезические конструкции построены по этому принципу. Впервые фуллерены были синтезированы в 1985 г. X. Крото (Великобритания) и Р. Смолли (США), а в 1992 г. их обнаружили в породах докембрийского периода. Фуллерены в значительном количестве содержатся в саже, легко образуются в дуговом разряде на угольных электродах. Наиболее полно изученный представитель семейства фуллеренов — фуллерен-60 (С60). Фуллерен-60, в котором 60 атомов углерода, соединенных одинарными и двойными связями, образуют многогранник из 20 шестиугольников и 12 пятиугольников. Молекулы высших фуллеренов С70, С74, С?6, С84, С164, С|92, С216 также имеют форму замкнутой поверхности. Фуллерены с п lt; 60 оказались неустойчивыми, хотя из чисто топологических соображений наименьшим возможным фуллереном является правильный додекаэдр С20. Фуллерены обладают необычными химическими и физическими свойствами, а также магнитными и сверхпроводящими свойствами. См. также Buckminsterfullerem.

Fusion bonding — прямое соединение (прикрепление) материалов методом сплавления. Так называется прямая, «упрощенная» технология соединения вместе двух кремниевых чипов (сенсор и актюатор) в ходе производства МЭМС-устройств. «Упрощение» заключается в следующем. Сначала структуры двух чипов изготавливаются независимо друг от друга, каждый на отдельной пластине. Фактически предлагается запутанные каналы и емкости (полости) травить отдельно на каждой пластине (чипе). Затем эти чипы соединяют вместе в единое микроустройство (что-то схожее с микросборкой). Технологию соединения двух чипов можно пояснить следуют] м образом. При таком соединении отполированные поверхности двух кремниевых подложек приводятся в непосредственный контакт между собой. Затем пара подложек (чипов) подвергается отжигу при высокой температуре. Используются три температурных диапазона отжига: до 450°С для металлизированных подложек; до 800еС для подложек с легированными слоями (например для р' барьерных слоев); выше 1000°С для соединения кремниевых подложек. В ходе процесса отжига при такой температуре в течение двух часов соединение, сформированное между подложками, может быть таким же сильным, как монолитный (объемный) кремний. Подробнее процесс можно описать так. Сначала подложки очищаются в сильном окислительном растворе. Стандартный процесс включает обработку в органическом растворителе, защиту планарной стороны чипов, погружение в плавиковую кислоту и ионную очистку. Эта процедура в результате дает гидрофильную поверхность подложки (поверхность с высокой плотностью гидроксильных групп). После очистки подложки промывают в деионизированной воде и сушат. Затем подложки сдавливаются (сжимаются) полированными поверхностями. Этого легко достигнуть, если подложки удерживаются и сжимаются с обратной стороны вакуумным держателем (зондом). При контакте подложки будут слипаться (как бы склеиваться) вследствие водородной связи гидроксильных групп и ван-дер-вааль- совских сил на поверхности подложек. Соединенные пары подложек затем подвергаются отжигу в инертной среде, такой как азот. Тепловой (термический) оксид можно выращивать в ходе такого же процесса, но проводя отжиг в кислороде или влажном кислороде. Водород освобождается с поверхности гидроксильных групп и диффундирует наружу между подложками; соединения Si — Si или Si — О формируются вдоль контактирующих поверхностей (границ). Прямое соединение полупроводниковых материалов методом сплавления очень прочное. В дальнейшем соединение двух чипов (монтаж в корпус) проводится методом термоультразвуковой сварки (реже термокомпрессионной сваркой). Такое соединение проявляет малую зависимость либо полную независимость разрушения от времени.

G

Gain — усиление, увеличение. Так обозначают коэффициент передачи (коэффициент усиления). Это есть отношение значения мощности (или напряжения, тока, амплитуды) на выходе системы к ее значению на входе. Если передающая система ослабляет сигнал, то вводят понятие коэффициента затухания. Это величина, обратная коэффициенту усиления. Коэффициент усиления — величина, как правило, переменная. Тогда ее называют функцией передачи.

Gallium arsenide (GaAs) — арсенид галлия. Химическое соединение галлия и мышьяка. Имеет вид темно-серых кубических кристаллов. Атомный вес — 144,64 ат.сд. В отличие от простых полупроводников Si и Ge, арсенид галлия относится к сложным полупроводниковым материалам группы А}Б5. Примеры АъБ5: GaAs, InP, InAs, GaP. Достоинства арсенида галлия как полупроводникового материала: высокая подвижность электронов, широкая запрещенная зона, диапазон рабочих температур от криогенных до 3500”С, возможность получения полуизолирующего GaAs, превосходные оптические характеристики. Арсенид галлия широко используется для производства оптоэлектронных и СВЧ-микроустройств; используется в диодах Ганна, полевого транзистора с барьером Шоттки (MESFET) в высокочастотных интегральных схемах, светоизлучающих и лазерных диодах, в мобильных телефонах, твердотельных лазерах, некоторых радарных системах.

Gap — зазор. Так обозначаются разные понятия: запрещенная (энергетическая) зона; ширина запрещенной зоны; энергетическая щель; зазор (между фотошаблоном и полупроводниковой пластиной); воздушный зазор; зазор (промежуток) между контактами.

Gap model — модель зазора. Один из элементарных базовых блоков в САПР МЭМС для проектирования электростатических микроустройств. Представляет собой две балки с электростатическим зазором между ними.

Gel — гель. Дисперсная система, обладающая некоторыми свойствами твердого тела (способность сохранять форму, прочность, упругость). Свойства геля обусловлены тем, что в нем дисперсная фаза образует пространственную структуру (как бы сетку), а дисперсионная среда (жидкость или газ) расположена в ячейках этой структуры.

Germanium — германий. Хрупкий серовато-белый металлический элемент, обладающий полупроводниковыми свойствами. Назван в честь родины К.Вин- клера, открывшего этот элемент. Добывают из руд цветных металлов. Важный полупроводниковый материал для производства различных электронных приборов: диодов, транзисторов, фотодиодов, фоторезисторов и др.

Gettering — геттерирование. Захват примесей в нерабочей части полупроводника вдали от рабочей поверхности. Способность дефектов захватывать нежелательные примеси быстродиффундирующих металлов (так называемый эффект геттерирования) используется для улучшения электрофизических свойств полупроводниковых подложек. Дефекты, образовавшиеся в глубине подложки, геттерируют примеси из приповерхностных слоев, где расположены активные области полупроводниковых приборов. Один из методов удаления нежелательных примесей состоит во введении интенсивных дефектов в нерабочую поверхность подложек. Для этой цели применяют механическую абразивную обработку. Для более точного введения дефектов используют сфокусированные лазерные пучки. Фосфор используется не только для формирования эмиттерных и базовых областей биполярных транзисторов, но и для геттерирования быстродиффундирующих примесей, таких как Си и Аи. В общем, процесс геттерирования основан на следующих трех физических эффектах: освобождение примесей или разложение протяженных дефектов на составные части; диффузия примесей или составных частей дислокаций к области их захвата; поглощение примесей или собственных межузельных атомов некоторым стоком. Различают четыре основных механизма геттерирования примесей: геттерирование с использованием нарушенных слоев; внутреннее геттерирование; внешнее геттерирование; образование пар ионов.

Glass — стекло. Так называют диэлектрические пленки на основе двуокиси кремния: фосфосиликатное стекло Р205 Si02, боросиликатное стекло В203 Si02, борофосфосиликатное стекло В703 P205 Si02, алюмосиликатное стекло Al203Si02, мышьяксиликатное стекло Al203-Si02, германиевосиликатнос стекло Ge02 Si02, германисвофосфорсиликатное стекло Ge02 P205 Si02 и др. Применяются в качестве пассивирующих покрытий, источников диффузионных примесей, диэлектрических слоев при создании многослойной металлизации, конденсаторов, приборов с зарядовой связью, микродвигателей вращения и др. Окисление моносилана — основной метод получения пленок стекла.

Glassivation — покрытие стеклом. Так называют пассивацию с использованием пленок двуокиси кремния. Пассивация — покрытие готовых микроизделий диэлектрической пленкой в целях механической защиты металлизации микроизделия. Это практически завершающая стадия изготовления чипов (кристаллов) микроизделия. Чаще всего применяют пассивацию на основе фосфосиликатного стекла P205 Si02. Фосфор улучшает характеристики границы раздела кремний - термическая двуокись кремния и стабилизирует параметры микроизделия.

Grain — зерно. Так называю! отдельный кристаллит в поликристалли- ческом материале (полупроводнике или металле). Например, в поликрис- таллическом кремнии исходный поликремний имеет столбчатую структуру с размером зерна 0,03—0,3 мкм; в ходе диффузии фосфора происходит рост кристаллов (кристаллитов) до размера 0,5— 1 мкм; в процессе окисления рост зерен продолжается до 1—3 мкм.

Graphic Design Station II (GDSII) — станция графического дизайна II. Это общий выходной формат чертежных проектов, используемый в САПР МЭМС. Чертежи в конечном варианте становятся масками (фотошаблонами), используемыми в фотолитографии. Существуют две следующие разновидности GDSII: «Manhattan», где устройства имеют грани, составленные из прямых линий, и «Boston», где устройства могут иметь настояшие кривые линии.

Grinding — шлифование, шлифовка. Очень агрессивный процесс удаления материала, обычно использующий зафиксированный абразив. Шлифование на абразивном круг е. Традиционно это процесс подготовки исходных подложек (исходных полупроводниковых пластин). Но в последнее время в связи с развитием технологии тонкого микрошлифования эти процессы все чаще появляются в техпроцессе изготовления самих чипов (кристаллов) микроизделия. Пример: микрошлифование для удаления избытков поликремния и планаризации поверхности перед металлизацией.

Groove — канавка, углубление (создание канавки; изолирующая канавка; V-образная канавка; V-образная канавка с плоским дном; канавка для последующего заполнения ее металлом, двуокисью кремния или поликристал- лическим кремнием и т.д.). Пример: канавка в полупроводнике, созданная лазерным лучом.

н

Hall effect sensor — сенсор на эффекте Холла. Твердотельный полупроводниковый микросенсор, действие которого основано на эффекте Холла. Эффект Холла — явление возникновения поперечной разности потенциалов (называемой также Холловским напряжением) при помещении проводника с постоянным током в магнитное поле. Эффект открыт в 1879 г. Э. Холлом. Микроприбор используется для измерения силы магнитного поля и в качестве датчиков скорости и положения.

Hard bake — термообработка при более высокой температуре. Это так называемое задубливание фоторезиста. Имеется в виду, что задубливание фоторезиста после проявления — это как бы вторая стадия термообработки фоторезиста. Первая стадия осуществляется перед экспонированием и называется предэкспозиционная сушка (или просто сушка). Вторая стадия (задубливание) выполняется при более высокой температуре (— 130°С), чем первая сушка (—90°С). Задубливание удаляет растворитель и влагу из фоторезиста, способствует его стабилизации, увеличивает его адгезию и стойкость в последующих процессах травления и имплантации.

Hardened photoresist — загубленный фоторезист. Так называется фоторезист, прошедший термообработку после проявления. Эта термообработка после проявления фоторезиста улучшает адгезию пленки фоторезиста со сформированным в ней изображением. Высокие адгезионные свойства пленки фоторезиста необходимы для химической устойчивости к действию травителей на последующей за задубливанием операции травления. Режимы задубливания зависят от свойств фоторезиста и других параметров литографического процесса. Приблизительно — это ПО—160°С и время порядка 5—15 минут.

Hardness — твердость. Мера сопротивления твердого тела вдавливанию или царапанию. Таким испытаниям подвергаются пленки материалов, применяемые в технологии МЭМС.

Hardware Description Language (HDL) — язык описания аппаратных средств. Используется проектировщиками интегральных схем для закладывания рабочих функций в полупроводниковое микроизделие. В настоящее время наибольшее распространение получили два языка: Verilog и VHDL. Аббревиатура VHDL (Very High speed integrated circuit Description Language) означает язык аппаратного описания высокоскоростных интегральных схем. VHDL был разработан в 1983 г. по заказу Министерства обороны США. VHDL предназначен для имитации, моделирования, синтеза и документирования при проектировании любых вычислительных устройств. В 1987 г. был определен стандарт языка IEEE 1076-1987. Verilog — зарегистрированная торговая марка Cadence Design Systems, Inc. (США). В 1995 г. был определен стандарт языка — Verilog LRM (Language Reference Manual), IEEE 1364-1995. VHDL обладает большей универсальностью и гибкостью по сравнению с Verilog. Однако из-за своих расширенных возможностей VHDL проигрывает в эффективности и простоте, т.е. на описание одной и той же конструкции в Verilog потребуется на 40—50% меньше символов, чем в VHDL. Также VHDL проигрывает и в быстродействии языку Verilog, особенно при моделировании на уровне вентилей и транзисторов. В Verilog существуют специфические объекты (UDP, Specify-блоки), не имеющие аналогов в VHDL. Также следует упомянуть стандарт PLI (Program Language Interface), который позволяет включать функции, написанные пользователем (например, на Си), в код симулятора.

HDL-A/MS (Hardware Description Language applied to Analog/Mixcd Signal systems) — язык описания аппаратных средств, применяемый для аналого- вых/смешанных сигнальных систем. Предоставляет важную возможность для документирования сигналов и многократного использования интеллектуальных свойств системы.

Hertz — герц. Обозначение: Гц, Hz. Единица измерения частоты периодических процессов. Один герц соответствует одному периоду колебаний в секунду. Назван в честь немецкого ученого-физика XIX века Генриха Герца.

Heteroepitaxy — гетероэпитаксия. Вариант эпитаксии, при которой один тип материала эпитаксиально осаждается на другой тип материала, например Si или А1203. Особенно широкое распространение получила гетероэпитаксия в производстве полупроводниковых многослойных гетероструктур на подложках GaAs и InP. Гетероэпитаксиальные структуры нашли применение при изготовлении лазерных и СВЧ микроустройств. Различают: жидкостную, газофазную и молекулярно-лучевую гетероэпитаксию.

Hexamethyl Disilazane (HMDS) — гексаметилдисилазан. Используется в технологии нанесения покрытий. Гексаметилдисилазан затравливает поверхность подложки для улучшения адгезии фоторезиста к поверхности подложки.

High Aspect Ratio Micromachining (HARM) — микрообработка с высоким характеристическим отношением. См. Aspect ratio. Метод микрообработки для изготовления микроструктур с высоким характеристическим отношением gt; 10. Глубокое реактивное ионное травление, LIGA-технология, лазерная микрообработка и др. относятся к HARM.

High-Efficiency Particle Air (HEPA) — высокоэффективная система фильтрации воздуха. Воздушный фильтр, который удаляет до 99,97% частиц с размерами, превышающими 0,3 мкм в диаметре.

High energy ion implantation — высокоэнергетическая ионная имплантация. Ионная имплантация, выполняемая при энергии, превышающей 750 кэВ. Используется для формирования скрытых слоев и для получения ретроградных карманов. Ретроградный карман (retrograde well) — это подход к формированию карманов в КМОП-структурах. Ретроградный карман состоит из легированной области с вертикальным распределением примеси таким образом, что наименьшая концентрация на поверхности подложки, а самая высокая — на дне кармана. Есть другое, более распространенное использование высокоэнергетической ионной имплантации. Для того чтобы избежать проблем, связанных с большими временами разгонки примесей при создании глубоких карманов КМОП-структур, можно воспользоваться ионной имплантацией примеси в карманы при очень высокой энергии ионов (400—600 кэВ). При этом необходимый заряд под «-канальным транзистором образуется без длительной термической обработки. Глубокая имплантация ионов бора, проводимая после локального окисления, обеспечивает создание высокой поверхностной концентрации примеси под изолирующим оксидом, которая впоследствии служит для ограничения распространения в горизонтальном направлении инверсной области. Использование такого метода позволяет существенно повысить плотность упаковки элементов в микроизделии и понизить их чувствительность к возникновению эффекта защелкивания.

High pressure oxidation — окисление под высоким давлением. Окисление, выполняемое под давлением, превышающем атмосферное давление. Окисление под высоким давлением увеличивает скорость окисления при фиксированной температуре. Пример: окисление Si при повышенном давлении и низкой температуре во влажном кислороде. При давлении 1 МПа и температуре 750°С пленка оксида толщиной 30 нм может быть выращена в течение 30 мин. Для изменения толщины можно варьировать временем окисления, температурой и давлением. Такой метод применяется при выращивании тонких подзатворных оксидов. Одновременно с выращиванием тонкой оксидной пленки происходит формирование толстого оксида в слое легированного поликремния. Это результат концентрационно-ускоренного окисления. Установлено, что свойства оксида в основном зависят от температуры окисления, а не от давления. Преимущество окисления кремния при высоком давлении: метод позволяет выращивать слои термического оксида при относительно низких температурах в течение времени, сравнимым со временем, необходимым для обычного высокотемпературного процесса при атмосферном давлении. В связи с этим можно свести к минимуму процесс перераспределения предварительно введенной в подложку примеси. Применение метода: формирование быстродействующих биполярных структур с изопланарной изоляцией элементов и высокой плотностью компоновки этих элементов; формирование по МОП-технологии динамических запоминающих устройств с произвольной выборкой, где процесс успешно применяется для выращивания толстых изолирующих окисных слоев.

Hillock — холмик, бугорок. Имеется в виду дефект металлизации в виде выступа. Выступ формируется в металлической пленке вследствие электромиграции. Электромиграция представляет собой массоперенос проводящего металла. См. Electromigration. Он происходит путем передачи импульса от электронов, движущихся под влиянием электрического поля, приложенного к проводнику. После разрушения проводника из-за электромиграции в нем обнаруживается либо пора, либо разрыв, либо бугорок, либо другое скопление материала. Кроме электромиграции, частицы, попадающие на пластину в камере осаждения, также могут быть причинами таких дефектов. Образование бугорков (небольших возвышений на поверхности) зависит от состава пленки. Предыдущая термообработка тоже может ухудшить зеркальность поверхности металлической пленки, затруднить ведение литографии и других последующих операций. Кроме того, есть еще одно понятие такого дефекта. В эпитаксиальной технологии широко известен следующий факт: при выращивании эпитаксиальных слоев кремния на подложках с ориентацией (111) на поверхности эпитаксиального слоя образуется мелкая сыпь. Это бугорки.

Hole — дырка, отверстие. Имеется в виду дырка как носитель заряда. Примеры: захваченная дырка, избыточные дырки и др. Кроме того, имеется в виду дырка как отверстие. Примеры: отверстие на плате для вывода компонента, контактное окно, установочные отверстия, отверстие в пассивирующем слое, юстировочное отверстие и др.

Homoepitaxy — гомоэпитаксия. Вариант эпитаксии, при которой один тип материала эпитаксально осаждается на подложку такого же типа материала. Другими словами, если материал эпитаксиального слоя и подложки идентичен (например, GaAs выращивают на GaAs-подложке или Si выращивают на Si-подложке), то такой процесс называют автоэпитаксиальным или гомоэпитаксиальным. Если же материалы эпитаксиального слоя и подложки различаются (например, GaAlAs выращивается на GaAs-подложке или InGaAsP на InP-подложкс), процесс называют гетероэпитаксиальным. Отсюда названия: гомоэпитаксиальные (автоэпитаксиальные) и гетероэпи- таксиальные структуры.

Homogeneous — гомогенный. Гомогенная система — это система, химический состав и физические свойства которой во всех частях одинаковы или меняются непрерывно, без скачков. Между отдельными частями системы нет поверхностей раздела. Пример: автоэпитаксиальные структуры кремния. См. Homoepitaxy.

Honing — хонингование (притирка). Отделочная микромеханическая обработка, в основном — внутренних цилиндрических поверхностей микродеталей мелкозернистым абразивным микроинструментом в виде брусков. Последние смонтированы на хонинговальной головке (хоне). Абразивные бруски прижимаются к обрабатываемой поверхности, а сама хонинговальная микроголовка, закрепленная в шпинделе хонинговального устройства, совершает вращательное и возвратно-поступательное движения.

Hot embossing — горячее тиснение. Метод для изготовления микроустройств из полимеров, при котором оригинал шаблона вдавливается под высоким давлением и температурой внутрь полимерной подложки, перенося детали топологии в полимер.

Hydraulic actuator — гидравлический акпоатор. Микроактюатор, который использует механическую энергию потока жидкости в качестве движущей силы. Эти устройства обладают большим выходным усилием, высокой плотностью энергии и достаточно большими для микроустройств размерами. Проблемы данных микроактюаторов связаны с нарушением герметичности и самобло- кировками подобных микроустройств. Тем не менее широкие типичные применения: поршневые микросистемы, микрогурбины, металлические микросильфоны. Используются в производстве автоматизированных микроустройств, в инвазивной микрохирургии и т.д.

Hydrazine — гидразин N2H4 — бесцветная жидкость. Очень токсичный анизотропный травитель для кремния Обладает селективностью к алюминию. Последний, как известно, широко еще применяется для создания металлизации при формировании МЭМС-устройств и КМОП-схем относительно небольшой степени интеграции. Гидразин используется также как реактивное топливо, например, для микрореактивных двигателей. Но это не самое сильное из современных видов топлива.

Hydrofluoric acid (HF) — фтористоводородная кислота (HF)- Другое название — плавиковая кислота. Получают из плавикового шпата. HF широко используется в технологии микрообработки дтя травления Si02. Пример: травление «жертвенного» слоя двуокиси кремния: SiO, + HF —» SiF4 + Н20. Плавиковая кислота в смеси с азотной кислотой HN03 травит кремний.

Hydrogen — водород. Бесцветный газ, без вкуса и запаха, горюч и взрывоопасен. Первый элемент периодической системы элементов. Водород — легчайшее вещество из всех известных веществ (в 14,4 раза легче воздуха). Атомный вес 1,00797 а.е.м. Плотность 0,0899 г/л при 0°С и давлении в одну атмосферу. Водород кипит (сжижается) и плавится (затвердевает) соответственно при —252,6°С и ~259, ГС. Затвердевший водород имеет гексагональную структуру кристаллической решетки. Из всех газов водород обладает наибольшей теплопроводностью. Водород мало растворим в воде, но хорошо — во многих металлах (Ni, Pt, Pd и др.). Водород — единственный элемент, изотопы которого имеют собственные названия: Н1 — протий (Н), Н2 — дейтерий (D) иН! - тритий (Т). Водород используется: для получения пара в печах посредством реакции с кислородом; как газ предварительной очистки; как транспортирующий газ в ходе процесса эпитаксии; как составляющий компонент газов при отжиге. Примеры эпитаксии кремния в атмосфере Н2: разложение моносилана SiH4, дихлорсилана SiH2Cl2 + Н2, тетрахлорида кремния SiCl4 + Н2 и др. Водород как носитель лигатуры: В2Н6 + Н2, AsH3 + Н2, РН3 + Н2, GeH4 + Н2 и др. Экспериментально установлено улучшение параметров микроизделий после их пассивации фосфоросиликатным стеклом (ФСС) с последующим низкотемпературным отжигом пластин в Н2. Последний способствует усилению свойств ФСС по стабилизации границы раздела Si — SiOr

Hydrogen storage alloy — сплав хранения водорода. Сплав, способный растворять большое количество водорода между кристаллическими решетками. Примеры: сплавы La — Ni5, Ti — Fe, Ti — Mn, Li — Fe, Mg — Ni и т.д. Сплавы, способные абсорбировать водород из газовой фазы, выплавляют из редкоземельных и переходных металлов, используя специальную вакуумную технологию. Эти сплавы при комнатной температуре и под определенным водородным давлением способны абсорбировать чрезвычайно большое количество водорода, формируя твердый гидрид металла. Химическая реакция образования гидрида сопровождается выделением теплоты во внешнюю среду. Обратный процесс десорбции водорода можно получить при понижении давления водорода ниже определенного значения. Процесс десорбции газа будет сопровождаться поглощением теплоты из внешней среды. Эти металлы, абсорбирующие водород, называются «сплавы хранения водорода». Подобно тому, как губка впитывает воду, эти сплавы могут поглощать водород с огромной эффективностью. Сплавы хранения водорода, основанные на редкоземельных металлах, таких как Ti, Zr, Fe и т.д., активно изучаются в настоящее время, однако только сплавы из редкоземельных металлов так называемой группы АВг достигли стадии массового производства и коммерциализации. В качестве материала с обратимым сохранением газа используются сплавы группы ABS, поскольку они могут действовать при умеренных температурах (от —20 до +60°С), в то время как сплавы группы АВ2 требуют дополнительного нагрева (до 150°С). Эти сплавы могут использоваться для тепловых микроактюаторов, а также в качестве материалов, накапливающих энергию.

Hysteresis cycle — гистерезисный цикл. Имеется в виду так называемая петля гистерезиса. Гистерезис — от греч. «отставание». Это есть запаздывание изменения какой-либо физической величины, характеризующей состояние вещества, от изменения другой физической величины, определяющей внешние условия. Различают: магнитный гистерезис, упругий гистерезис и др. В основе работ над оптическими компьютерами, создаваемыми на основе микрооптоэлектромеханических систем, лежит принцип бистабильности. Поясним ее на примере гистерезиса. Если увеличить интенсивность падающего на вещество светового луча до некоторого значения /г то произойдет резкое возрастание интенсивности прошедшего луча. А на обратном ходе при уменьшении интенсивности падающего луча до некоторого значения 12 lt; /, интенсивность прошедшего луча некоторое время остается постоянной, а потом резко падает. Определенно два значения интенсивности прошедшего луча соответствуют интенсивности падающего луча и зависят от предыдущего состояния поглощающего вещества. Важно обратить внимание, что предыдущее состояние вещества однозначно определяет, какое из двух состояний волна будет иметь на выходе. Эти два состояния являются аналогом «I» и «0» в полупроводниковых системах.

I

Implantation — имплантация (от лат. «сажание внутрь»), В технологии микрообработки ионной имплантацией называют процесс внедрения в приповерхностные области какой-либо мишени ионизированных атомов. См. также Ion implantation. Управляемое ионное легирование полупроводников бором, фосфором, кислородом, мышьяком, сурьмой и другими примесями очень широко применяется в микроэлектронном и МЭМС-производстве. Глубина залегания имплантированной примеси пропорциональна энергии внедряемых ионов. Основные преимущества ионной имплантации: точное управление числом внедряемых атомов примеси; легкое управление профилем распределения внедренных ионов по глубине мишени (подложки); маски для ионной имплантации могут быть изготовлены из любых материалов, используемых в производстве СБИС и МЭМС (фоторезист, оксиды, нитриды, поликремний, металлические пленки и т.д.); можно воспроизводимо получать малые и сверхмалые глубины залегания р-л-переходов, что чрезвычайно важно для повышения вертикальной степени интеграции микроизделий. Процесс ионной имплантации, проводимый в вакууме, относится к категории чистых и сухих процессов. В биосистемах имплантацией называется прикрепление зародыша к стенке органа, где он будет в дальнейшем развиваться, что обеспечивает его питание.

Impurity — примесь. Любое инородное вещество, включенное в структуру микроизделия. Примесью может быть как специально введенная легирующая примесь, так и нежелательный загрязнитель. Преципитаты примесей (или легирующих элементов) образуют дефекты кристаллической структуры. Поясним. Каждая примесь, введенная в решетку, имеет предельную растворимость в ней, т.е. концентрацию, до которой решетка может принять в свой твердый раствор эту примесь. Для большинства примесей при понижении температуры растворимость уменьшается. Поэтому, если примесь вводится при температуре Г2 с максимальной концентрацией, определяемой пределом растворимости этой примеси при данной температуре, то при охлаждении до более низкой температуры 7j в решетке возникает состояние пересыщения. Кристалл возвращается в равновесное состояние путем выделения примесных атомов, превышающих уровень растворимости. Избыток примесных атомов переходит в другую фазу — преципитат. В общем случае преципитаты нежелательны, гак как являются источниками дислокаций. Элементы I и VIII групп периодической системы являются быстро- диффундирующими примесями в кремнии. Они образуют глубокие уровни в запрещенной зоне и захватывают на этих уровнях носители заряда. Это приводит к уменьшению времени жизни неосновных носителей заряда и к увеличению токов утечки обратно смещенных р-и-переходов. В то же время золото и платина используются, например, для снижения времени срабатывания переключающих транзисторов.

Inductively conpled plasma — индуктивно связанная плазма. Так называют системы плазменного травления, которые используют ВЧ-энергию посредством применения катушки индуктивности, установленной на внешней стороне кварцевого реактора. ВЧ-энергия используется в сочетании с низконапорным (низкое давление) газом. Как и реактивно-ионное травление, этот технологический процесс плазменного травления прот екает при низком давлении, но с большой концентрацией ионов.

Inductor — индуктор, катушка индуктивности. Индуктор — электромагнитное устройство для индукционного нагрева тел вихревыми токами. Индукционный нагрев — нагрев тел путем возбуждения в них электрических токов переменным электромагнитным полем. Для создания последнего используются токи низкой (50 Гц), средней (до 10 кГц) и высокой (свыше 10 кГц) частоты. Индукторы применяются в технологических установках для плавления полупроводников; в эпитаксиальном оборудовании; в некотором оборудовании для плазменных операций и др. Взаимная индукция — это частный случай электромагнитной индукции: переменный ток в одном контуре индуцирует (наводит) ток в другом контуре, неподвижном относительно первого. Катушка индуктивности — это катушка из провода с изолированными витками. Обладает значительной индуктивностью при относительно малой емкости и малом активном сопротивлении. Применяется: в качестве одного из основных элементов электрических фильтров и колебательных контуров; накопителя электрической энергии; источника магнитного поля и др. Индукция в нанобиоинформационных системах — это взаимодействие возбуждения и торможения. Торможение в одной группе нейронов вызывает (индуцирует) возбуждение в другой группе. Возбуждение — это положительная индукция, торможение — отрицательная индукция.

Inertial sensor — инерционный сенсор. Микроустройство, которое определяет изменение инерции тела, к которому оно присоединено, и преобразует это изменение во входной сигнал системы накопления информации. Два основных типа подобных устройств — это акселерометры и микрогироскопы. Основная рабочая характеристика гироскопа — это диапазон измерения угловой скорости, а акселерометра — диапазон измеряемых ускорений. Инерция (инертность) в механике — это свойство тела сохранять состояние равномерного прямолинейного движения или покоя, когда действующие на него силы отсутствуют или взаимно уравновешены. При действии неуравновешенных сил инерция проявляется в том, что тело изменяет свое движение постепенно и тем медленнее, чем больше его масса, являющаяся мерой инерции тела. Используются инерционные сенсоры: в автомобилях; роботах; системах навигации и т.д. Основные производители инерционных сенсоров: Summit Instruments, Inc. (США); Xsens Technologies (Нидерланды); Analog Devices (CILIA); О-Navi (США).

Infrared — инфракрасное (излучение). Электромагнитное излучение, имеющее длину волны в диапазоне от 700 нм до 1,5 мкм. Таким образом, оно имеет большую длину волны и меньшую частоту, чем видимое красное излучение. Примеры применения: ИК-нагрев микроизлелий или полупроводниковых пластин; ИК-датчики (сенсоры) и др.

In homogeneous — неоднородная. Неоднородная, негомогенная система — противоположность гомогенной системы (см. Homogeneous). Пример понятия: неоднородное распределение примеси в полупроводнике. Гетероэпи- таксиальная структура для НЕМТ-изделий — вот другой пример негомогенной (неоднородной) системы.

Insulator — изолятор. Кроме того, в англоязычной технической литературе таким словом обозначают: диэлектрик, изолирующий слой или электроизоляционный материал. Это вещество с очень большим удельным электрическим сопротивлением (диэлектрик); микроструктура или микроустройство, предотвращающие образование электрических контактов между металлизированными дорожками (или слоями); в биомикротехнологии — защитный бокс для изоляции источников инфекции.

Integrated chemical analyzing system — интегральная система химического анализа. Это микрохимическая система анализа, которая интегрирует в себе химические сенсоры и элементы контроля жидкости. Эти изделия коммерчески доступны для потребителя. Пример: микросистема химического анализа, состоящая из двух интегральных подсистем, а именно, подсистемы мо- ниторшгга газа в крови и хроматографической подсистемы. Первая подсистема анализирует уровень pH микропроб крови, периодически получаемых из тела. Одна из известных конструкций этой подсистемы (подсистемы мониторинга газа в крови) включает в себя: микроклапан; полевой транзистор, чувствительный к ионам водорода (англ. — pH-ISFET =gt; pH-lon Sensitive Field Effect Transistor); другие компоненты на кремниевой подложке. Во второй подсистеме (хроматографической) разделение и анализ определенных компонентов пробы основаны на разной адсорбционной способности этих компонентов.

Integrated Circuit (IC) — интегральная схема (ИС). Это электронная схема. Включает от нескольких штук до миллиарда микроскопических компонентов, сформированных на твердотельной подложке как единое целое. Интегральная микросхема представляет собой микроминиатюрное электронное устройство, элементы которого нераздельно связаны (объединены) конструктивно, технологически и энергетически. Различают интегральные микросхемы: полупроводниковые (другое название — монолитные), многокристальные, пленочные и др. По виду обрабатываемого сигнала ИС делятся на цифровые, аналоговые и смешанные. Цифровые ИС могут содержать от одного до миллионов логических вентилей, триггеров, мультиплексоров на площади в несколько квадратных миллиметров. Аналоговые ИС — это операционные усилители, активные фильтры, демодуляторы, микшеры (смесители) и т.д. Современные технологии позволяют получать полупроводниковые подложки для изготовления ИС с диаметром 300 мм (12 дюймов) и достигать размеров минимальных топологических элементов ИС до 65 нм. Список основных производителей: Alcatel (Франция), AMD (США), Analog Devices (США, Германия), ATI Technologies (США), Atmel (США), IBM (США), Intel (США), National Semiconductor (США), Nordic Semiconductor (Норвегия), NEC Corporation (Япония), NVIDIA (США), Philips (Голландия), Renesas Technology Corp (Япония), Rohm (Япония), SmartCode Corp (США), STMicroelectronics (Швейцария), Texas Instruments (США), VIA Technologies (Тайвань), Xilinx (США), Ангстрем (Россия), Микрон (Россия), Инге грат (Белоруссия).

Integrated mass flow controller — интегральный контроллер массового расхода (газов). Это микроустройство для контроля расхода газового потока. Интегрирует в себе микроклапаны с микрорасходомером газа, изготовленными в одном чипе методом микрообработки. Пример некоторой конструкции: микроклапан состоит из кремниевой и стеклянной подложек, соединенных друг с другом; кремниевая подложка подвергается микрообработке для получения порта (отверстия), открывающегося и закрывающегося микродиафрагмой; стеклянная подложка подвергается микрообработке для формирования впускного и выходного отверстий; диафрагма управляется пьезоэлектрическим или электростатическим микроактюагором. Разработаны различные типы конструкций микроклапанов, например, трехходовой микроклапан. Часто используется тепловой тип сенсора потока, который определяет снижение температуры нагревателя из-за изменения газового потока. Современные исследования и разработки сконцентрированы на управлении потоком газа на молекулярном уровне. Это необходимо для применения подобных микроустройств в полупроводниковом производстве, требующем использования газов сверхвысокой степени чистоты.

Integrated MicroEIectroMechanical Systems (IMEMS) — интегральные микроэлектромеханические системы. Интегральные МЭМС — так называют производственный процесс, разработанный научно-исследовательским институтом SNL (Saitdia National Laboratories, США). Технология позволяет совместить на одном чипе: КМОП-устройства управления и микроэлектромеханические узлы. История развития технологии заключается в следующем. В ранних проектах вначале на чипе изготовлялись КМОП СБИС управления, а затем микромеханизмы (МЭМС-узлы). Возникал ряд тупиковых противоречий: алюминий не выдерживал механических нагрузок в объемных микроконструкциях: использование же вольфрамовых межсоединений приводило к изменению профилей легирования и деградации полупроводниковых структур КМОГТ-схем- Тупиковым был и другой путь, когда МЭМС-узлы изготавливались не после, а перед формированием КМОП- схем. Удачным компромиссным техническим решением стала разработанная SNL-фирмой IMEMS-технолошя. Она предполагает формирование микромеханических узлов в углублениях, точнее — в канавках кремниевого слоя. Именно этот прием позволил создавать МЭМС-узлы до начала изготовления КМОП СБИС управления. IMEMS-технолошя реализует многочисленные преимущества микроэлектроники. Теоретически технология позволяет совмещать ее процессы с базовыми технологическими процессами изготовления микросхем управления на схемах: КМОП, биполярных, БиКМОП, КМОП/КНС, КМОП/КНИ, АЪБЬ и др. В технической англоязычной литературе IMEMS-технолошя (КМОП/МЭМС) называется — SUMMiT (Sandia Ultra-planar Multi-level MEMS Technology). Можно встретить другое название SUMMit-V (пятиуровневая микроструктура). Технологию SNL широко применяют производители КМОП/МЭМС-изделий: BSAC (Berkeley Sensor and Actuator Center, США), Analog Devices (США, Германия), Motorola, Inc. (США) и др.

Integrated microprobe — интегральный микрозонд. Это микроустройство, полученное методами кремниевой микрообработки. Выполнено в виде ульт- рамикроскопической иглы и встроенной схемы обработки сигнала. Микрозонды имеют диаметр от нескольких нанометров до нескольких микрометров. В качестве схемы обработки сигнала используется схема преобразования импеданса. Интегральный микрозонд имеет следующие особенности: малая площадь контакта с измеряемым объектом; малое влияние измеряемого объекта на микрозонд; более высокий коэффициент «сигнал-шум» при измерении; может быть получено больше данных о малых локальных участках измеряемого объекта. Интегральный микрозонд используется как микроскопический электрод: для сканирующих туннельных микроскопов; для атомных силовых микроскопов; для экспериментов на живых организмах.

Integrated optics — интегральная оптика. Оптическая схема (сеть, канал) со встроенными оптическими компонентами, такими как светоизлучатель, фогоприемник, модификатор и световод. Оптическая схема создается с помощью производственного микроэлектронного процесса. Особенно часто используется технология осаждения многослойных тонких пленок, включая технологию «кремний на изоляторе» (англ. — SOI, silicon on insulator). Оптическая микросистема преобразует оптический сигнал в электрический сигнал, затем после обработки электрического сигнала снова преобразует его в оптический сигнал. Впрочем, микроустройства интегральной оптики совершают обработку сигнала непосредственно в оптической интегральной схеме. За счет этого существенно уменьшаются размеры, масса микроаппаратуры, происходит экономия энергии и увеличивается скорость обработки информации.

Integrated strain sensor — интегральный тензодатчик. Тензодатчик с расположенной на единой подложке микросхемой обработки сигналов. Микроизделие относится к тензодатчикам, обладающим механически деформирующимся элементом и элементом обнаружения напряжения, встроенными в единую подложку.

Intelligent sensor — интеллектуальный сенсор. Сенсор, обладающий такими передовыми свойствами, как самокалибровка, самодиагностика и способность компенсировать изменения во внешней среде. Ключевой момент в данных сенсорах — это обладание достоверной информацией, исходя из которой сенсор может обеспечивать истинность измерения и возможность взаимодействия с другими интеллектуальными устройствами. Такой сенсор должен обладать свойством компенсации, т.е. способностью обнаруживать и вырабатывать ответную реакцию на изменения во внешних условиях посредством самодиагностики, самокалибровки и адаптации. Информационная обработка охватывает обработку данных, заключающуюся в улучшении и интерпретации собранных данных и максимизации эффективности системы, через формирование сигнала, сжатие данных, обнаружение события и принятие решения. Она также может содержать набор методов фильтрации и других методов, таких как продвинутые методы самообучения для обеспечения интерфейсу связи наиболее релевантных данных. Интерфейс связи должен обладать стандартизированным сетевым протоколом, который может объединять интеллектуальные сенсоры в распределенную информационную систему. Еще одна особенность интеллектуального сенсора — это объединение на одном кристалле как чувствительного элемента, так и системы обработки сигнала. К интеллектуальным сенсорам и их системам можно отнести: «электронный» нос; «электронный» язык; «умный» дом; «интеллектуальный» унитаз и т.д.

Interconnect, interconnection — межсоединение (электрическое), разводка (электрическая). Представляет собой металлический или поли кремниевый рисунок на микроизделии. Межсоединение (разводка) электрически связывает элементы (например, транзисторы), подает питание и распределяет электрические данные по всей электронной схеме. Дальнейшее развитие технологических схем и функциональных возможностей микроизделий в большой степени связано с разработкой структур многослойных межсоединений. Возрастание сложности микроизделий приводит к тому, что большая часть площади кристалла занята межэлементной разводкой. Дна независимых уровня межсоединений как бы естественным образом создаются в микроизделиях на полевых МОП-транзисторах: это слой с затворами на основе тугоплавких металлов и слой «обычной» металлизации. В качестве первого уровня металлизации может служить поликремний, покрытый пленкой силицида. К преимуществам многоуровневых металлизированных межсоединений следует отнести существенное уменьшение размеров кристалла. Формирование микроизделия с использованием четырех уровней металлизации сокращает площадь, занимаемую микроизделием, почти в 2 раза по сравнению с микроизделием с тремя уровнями металлизации. Недостатками такой технологической схемы является усложнение технологического процесса и снижение выхода годных микроизделий. Последнее связано с необходимостью введения дополнительных фотолитографических слоев.

Interferometer — интерферометр. Аппаратура, которая собирает две или более электромагнитные или звуковые волны. Волны испускаются одним источником, но они идут разными путями для получения интерференции между ними. Таким образом, это оптический прибор и принцип его действия основан на интерференции света. Применяется: для измерения длин волн и структуры спектральных линий; для измерения показателей преломления прозрачных сред (например, тонких диэлектрических пленок Si02, Si3N4, AL,03 и др.); для измерения дефектов отражающих поверхностей; для высокоточных измерений длин. С применением интерферометрии можно

284 Англо-русский словарь

ggy

измерять толщину диэлектрических пленок. Метод автоматизирован для использования в промышленном полупроводниковом производстве. Этот метод нельзя использовать для измерения толщины диэлектрических пленок менее 400 нм. Распространены следующие интерферометры: интерферометр Майкельсона; интерферометр Тваймана — Грина; интерферометр Физо; интерферометр сдвига; интерферометр Маха — Цандера; интерферометр Фабри — Перо.

Interlevel planarization — межуровневая планаризация. Эго планаризация, выполняемая после осаждения каждого слоя металла или диэлектрика в ходе процесса производства интегрального чипа. Так как размеры транзисторов уменьшаются, то плоские поверхности и, следовательно, планаризация требуются на каждом шагу, на каждом уровне технологического процесса. Это необходимо для гарантирования точности литографического процесса. Эту точность определяет каждый новый слой металла или межсоединение, построенное над металлическим слоем.

Intrinsic — беспримесный (о полупроводнике) или собственный (об электропроводности). Беспримесный — чистый полупроводник, чья электрическая проводимость зависит только от температуры окружающей среды и энергии ширины запрещенной зоны, а не от внешних легирующих примесей.

Ion - ион (от греч. «идущий»). Электрически заряженная частица, образующаяся в результате потери или присоединения одного или нескольких электронов атомами или молекулами. Заряд иона кратен заряду электрона. Понятие и термин ион ввел в 1834 г. Майкл Фарадей (Англия). Фарадей, изучая действие электрического тока на водные растворы кислот, щелочей и солей, предположил, что электропроводность таких растворов обусловлена движением ионов. Положительно заряженные ионы, движущиеся в растворе к отрицательному полюсу (катоду), Фарадей назвал катионами, а отрицательно заряженные, движущиеся к положительному полюсу (аноду), — анионами. В виде самостоятельных частиц они встречаются во всех агрегатных состояниях вещества — в газах (в частности, в атмосфере), в жидкостях (в расплавах и в растворах), в кристаллах. Применительно к растворам различают понятия: ионная сила раствора, ионный обмен, иономеры и др. Применительно к твердым веществам различают понятия: ионная связь, ионные радиусы, ионнообменные смолы и др. Применительно к технологии микрообработки различают понятия: ионная откачка, ионная эмиссия, ионное внедрение, ионное травление, ионный источник, ионный пучок, ионный микроскоп и др. (например, см. Ion beam etching).

Ion beam etching — ионно-лучевое травление. Процесс травления, который использует ионы для бомбардировки материала и физического выбивания молекул из мишени (подложки). Ионное травление — удаление вещества с поверхности твердого тела в результате ионной бомбардировки; позволяет выявить структуру поверхности твердого тела. В технической и иной литературе часто не делают различия в названиях и методах так называемого сухого травления. Требуются разъяснения. Сухое травление часто называют также плазменным травлением, хотя сухое травление — это намного более широкое техническое понятие. Плазменное травление может осуществляться разными методами: ионным травлением и методами реактивного травления. Методы ионного травления включают: ионно-лучевое травление и ионно-плазменное травление. Процесс ионного травления происходит исключительно по механизму физического распыления. Реактив-

ные методы травления включают: реактивное собственно плазменное травление, реактивное ионно-лучевое травление и реактивное ионно-плазменное травление. Реактивные методы основаны на сочетании химических реакций (в ходе которых образуются летучие соединения) и физических взаимодействий, таких как ионная бомбардировка. При переводах английских текстов надо внимательно следить, о каких методах травления идет речь. Методы различаются между собой физико-химически, технологически и ап- паратурно. Из всех перечисленных выше методов наибольшее распространение в полупроводниковой технологии микрообработки получил метод реактивного ионно-лучевого травления. Часто для сокращения (не совсем правильно и не совсем удачно) его называют просто ионно-лучевым травлением. Эго неправильно, поскольку при ионно-лучевом травлении используют ионы инертных газов, например Аг+, а при реактивном ионно-лучевом травлении вместо инертных газов типа аргона источником ионов служат молекулярные газы, содержащие один или более атомов галогенов в своих молекулах. Примеры таких газов: CF4, SF5, NF3, Cl2, СС14, CC13F, CC12F2, CC1F3, C2F6gt; C3Fs, CHF3, SiCl4, BC13 и др.

Ion beam machining — ионно-лучевая обработка. Процесс обработки материалов, основанный на их распылении ускоренным ионным лучом. При использовании этого английского выражения со словом machining авторы технических статей хотят обратить внимание, что методы ионно-лучевой обработки использовались не просто для создания микроэлектронных структур, а именно для создания ЗД-микроструктур (в МЭМС- и НЭМС-техно- логии). Это некоторое обобщенное название определенных технологических приемов. Различают обработку материалов в локальных областях. Это обработка материалов с использованием предварительно нанесенных на них масок (шаблонов) или с использованием микрокоординатной системы фокусирования и управления ионными лучами. Кроме того, различают обработку всей поверхности материала в целях его утонения или модификации структуры поверхности, а также в целях удаления с поверхности ненужных загрязнений или слоев (пример: удаление уже ненужного фоторезиста или его остатков, удаление остатков уже ненужного ванадия и др.). Различают следующие виды ионно-лучевой обработки: окисление, модифицирование структуры поверхности, травление и др. Очень широко используется ионно-лучевое травление (см. Ion beam etching). Высокие требования к точности переноса фотолитографических рисунков удовлетворяются при использовании некоторых методов плазменного травления, обеспечивающих высокую анизотропность травления. Эти методы обеспечивают высокую анизотропию травления, что позволяет жестко контролировать размеры вытравливаемых элементов. Процессы травления, применяемые для переноса рисунков в технологии микрообработки, должны быть в высокой степени селективными. Методы сухого плазменного травления, основанные на использовании газов, в состав которых входят реакционноспособные компоненты, наилучшим образом обеспечивают требования, предъявляемые к селективности. В качестве источников ионов используется газы аргон Аг и криптон Кг, но могут применяться и другие газы.

Ion beam milling — ионно-лучевое фрезерование. Это очень широкая формулировка различных технологических приемов микромеханической обработки материалов. Возможны следующие понятия: ионное микрофрезерование; микрообработка с использованием установки ионного фрезерования: ионно-химическое микрофрезерование; реактивное ионное микрофрезерование. Сюда же совершенно свободно можно отнести следующие понятия: реактивное ионное травление; химическое травление; ионное травление; ионно-лучевое дробление крупных частиц на мелкие; ионно-лучевое размалывание (размол). Таким образом, один из вариантов перевода будет означать: это процесс физического удаления ненужного (незащищенного) материала с поверхности полупроводника посредством ионной бомбардировки. Для лучшего понимания смысла нелишне напомнить, что традиционно в металлообработке фрезерование — это обработка материала резаньем. В традиционной металлообработке фреза совершает вращательное, а заготовка — поступательное движение. При этом в технологии микрообработки различают фрезерование (собственно микрорезание): ионное, лазерное, химическое, а также с использованием микрофрез.

Ion implantation — ионная имплантация. Технология внедрения в полупроводниковый материал ионизированных атомов (ионов), разогнанных в электрическом поле и обладающих энергией, достаточной для проникновения в приповерхностные области полупроводникового материала. Этот процесс намного более точен, чем диффузионный метод легирования. Аналогичное понятие — ионное внедрение. Это введение посторонних (примесных) атомов внутрь твердого тела путем бомбардирования его ионами. Это способ легирования полупроводников (см. Implantation). Ионная имплантация применяется практически на каждой стадии легирования в технологии микрообработки при изготовлении СБИС, МЭМС- и НЭМС-изделий. Установка имплантации состоит из следующих основных компонентов: газовый источник вещества (для имплантации бора это может быть BF3 или В2Н6, фосфора — РН3, мышьяка — AsH3 и т.д.); газовый источник находится под высоким напряжением; источник ионов, содержащий ионную плазму частиц As+, В+, BF2+, Р+ и др. при давлении ~1 Па или меньше; насос для создания низкого давления, обеспечивающий перемещение ионов с малым рассеянием ионизированного газа; магнитный анализатор ионов по массе, отбирающий только нужные частицы; разрешающая щель (апертурная диафрагма), через которую проходят ионные частицы и затем попадают в ускоряющую трубку; ускоряющая трубка, после прохождения которой ионный пучок подготовлен к бомбардировке мишени; отклоняющие пластины, к которым приложено пилообразное напряжение, для сканирования ионного пучка и обеспечения однородности внедрения ионов по площади мишени; камера с мишенями (полупроводниковыми пластинами).

Ion plating — ионное осаждение. Другое название — ионное нанесение покрытия (слоя). Пример: ионное осаждение металлизированных или диэлектрических слоев. Это осаждение из газовой фазы, при котором газообразные частицы ионизированы или возбуждены в плазме. Осаждение веществ осуществляется на подложку. Исходную кинетическую энергию газообразные частицы приобретают вследствие прохождения через электрическое поле. Эта комбинированная технология объединяет традиционное вакуумное осаждение материалов и более современную плазменную технологию. В традиционном процессе вакуумного осаждения большинство частиц, которые дости

гают подложку, нейтральны. В нашем методе частицы являются: ионами; возбужденными частицами; радикалами с внутренней и кинетической энергией. Поэтому по сравнению с вакуумным осаждением структура и свойства осажденных описываемым методом пленок являются намного более сложными и обладают более высоким качеством. Так как скорость осаждения пленок достаточно высока и пленки обладают высоким качеством, этот метод активно используется вместо нанесения покрытия методом традиционного вакуумного осаждения, особенно при формировании пленок из непроводящих материалов.

Ion Sensitive Field Effect Transistor (ISFET) — полевой (канальный, униполярный) транзистор, чувствительный к изменению концентрации ионов. Полупроводниковый сенсор, интегрирующий электрод, чувствительный к ионам, и полевой транзистор. На участке, содержащем электрод, чувствительный к ионам, напряжение на мембране изменяется в соответствии с флуктуациями pH или парциальным давлением углекислого газа в крови. В качестве усилителя напряжения используется полевой транзистор. Полевой транзистор — полупроводниковый прибор, в котором ток изменяется в результате действия, перпендикулярного току электрического поля, создаваемого входным сигналом. Протекание в полевом транзисторе рабочего тока обусловлено носителями заряда только одного знака (электронами или дырками), поэтому такие приборы называются униполярными (в отличие от биполярных). Канальный (полевой, униполярный) транзистор, чувствительный к изменению концентрации ионов, изготавливается по кремниевой технологии микрообработки. Интегральные детектор (сенсор) и усилитель расположены на одной кремниевой подложке (на одном чипе). Подобные микроустройства используются в биомедицинском микроанализе и в устройствах контроля окружающей среды.

Ionized metal plasma physical vapor deposition — физическое осаждение металлов из ионизированной газовой плазмы. Процесс формирования металлизации напылением, при котором металл ионизируется в ВЧ-плазме и ионы металла текут по строго направленной траектории для получения конформного покрытия микроструктур с высоким характеристическим отношением.

Ionic bond — ионная связь. Тип химической связи, обусловленной переносом валентных электронов с одного атома на другой с образованием положительных и отрицательных ионов и электростатическим (кулоновским) взаимодействием между ними. Ионную связь можно рассматривать как предельный случай полярной ковалентной связи между атомами с сильно различающимися электроотрицательностями. Ионная связь пространственно не направлена (сферически симметрична) и ненасыщаема, что приводит к стремлению каждого иона окружить себя максимальным числом ионов противоположного знака. Ионная связь характерна для соединений типичных металлов (например, щелочных) с типичными неметаллами (например, галогенами), образующих ионные кристаллы. Длины ионных связей составляют около 1,5—3,5 Е. Кристаллы с ионной связью при низких температурах являются диэлектриками. При температурах, близких к температуре плавления, вещества становятся проводниками электричества. Примером кристаллов с ионной решеткой являются кристаллы каменной соли (NaCl) с энергией ионных связей 410 кДж/моль, CsH — 170 кДж/моль, LiF — 570 кДж/моль.

Isolation — изоляция. Широкое понятие. Различаются: изоляция тепловая, изоляция электрическая; изоляция в микробиологии как возникнове-

ние барьеров (экологических, генетических, территориально-механических и др.); изоляция очагов инфекционных заболеваний и др. Пример тепловой изоляции — это защита трубопроводов от нежелательного теплового обмена с окружающей средой. Обеспечивается специальными покрытиями из теплоизоляционных материалов. Пример: термоизоляция трубопроводов, по которым в реактор поступают пары металлоорганических соединений (пример касается оборудования и технологии А3Б5~, АгБ6 эпитаксии из газовой фазы. Электрическая изоляция — разделение проводников тока диэлектриком в целях предотврашения их непосредственного контакта или электрического пробоя между ними; различные средства, обеспечивающие такое разделение (слой диэлектрика, вакуумный промежуток, изделие из диэлектрического материала). В микротехнологии изоляция — это электрическое разделение между разными областями микроизделия. Примеры: изоляция оксидом (изопланарная изоляция), изоляция р-л-переходом (коллекторная изоляция) и др.

Isolation diffusion — изолирующая (разделительная) диффузия. Метод получения изоляции посредством диффузии таким образом, что р-и псреходы, окружающие данную область, становятся отделенными друг от друга. В более ранних технологических схемах электрическая изоляция биполярных ИС основывалась на обратно смещенных р- и-переходах, которые располагались вокруг активных областей. Способ изоляции р- «-переходом требует больших затрат площади ИС и сопровождается большими паразитными емкостями по сравнению с методом изоляции оксидом.

Isotropic — изотропный. Изотропия — это независимость свойств физических объектов от направления. Характерна для жидкостей, газов и аморфных состояний твердых тел. В технологии микрообработки есть понятия «изотропный травитель», «изотропное травление». При равенстве вертикальной и горизонтальной скоростей травления (более точно — когда скорость травления не зависит от направления) к концу процесса травления формируется профиль края, имеющий контур четверти окружности. В этом случае (т.е. при изотропном травлении) смещение равно удвоенной толщине пленки, подвергшейся травлению. К проблемам металлизации обычно относят также проблемы с травлением слоя металла. Так как металл подвергается нежелательному травлению под маской (под фоторезистом), то необходимо вводить поправку на уменьшение ширины линий в процессе литографического переноса топологического рисунка схемы из-за подтравления металла. С уменьшением планарных размеров и сближением линий компенсация подтравливания металла становится физически невозможной. Таким образом, вместо изотропного травления необходимо использовать анизотропное травление. О других материалах. Тогда как кремний более подвержен химически изотропному травлению, травление Si02 происходит в основном анизотропно. Вся совокупность процессов плазменного травления может быть эмпирически также классифицирована на изотропные и анизотропные процессы (см. также Isotropic etching).

Isotropic etching — изотропное травление. Обработка материала травлением, при которой травление происходит во всех направлениях с равными скоростями (см. Isotropic).

Isovalent doping — изовалентное легирование. Эго легирование полупроводников, при котором вводимая добавка является элементом, входящим в ту же группу Периодической системы Д.И. Менделеева, что и основной полупроводник. Например, изовалентное легирование индием арсенида галлия в процессе молекулярно-лучевой эпитаксии при низкой температуре приводит к увеличению концентрации избыточного мышьяка, захватываемого в растущий эпитаксиальный слой.

J

Josephson junction — контакт Джозефсона. Так называется микроустройство, состоящее из очень тонкого слоя диэлектрика, расположенного между двумя сверхпроводниками. Джозефсона эффект — это протекание сверхпроводящего тока через тонкий слой диэлектрика, разделяющий два сверхпроводника (контакт Джозефсона). Протекание тока через диэлектрический слой будет в сильной степени зависеть от внешнего магнитного поля. Эффект предсказан на основе теории сверхпроводимости английским физиком Б. Джозефсоном в 1962 г., обнаружен американскими физиками П. Андерсоном и Дж. Роуэллом в 1963 г. Электроны проводимости проходят через диэлектрик (обычно пленку оксида металла толщиной -10 нм) благодаря туннельному эффекту. Если ток через контакт Джозефсона не превышает определенного значения, называемого критическим током контакта, то падение напряжения на контакте отсутствует (стационарный эффект Джозефсона). Если же через контакт пропускать ток больше критического, то на контакте возникает падение напряжения V, и контакт излучает электромагнитные волны (нестационарный эффект Джозефсона). Частота излучения v связана с напряжением на контакте Vсоотношением v = 2eV/h, где е — заряд электрона, И — постоянная Планка. Возникновение излучения электромагнитных волн связано с тем, что объединенные в пары электроны, создающие сверхпроводящий ток, при переходе через контакт приобретают избыточную (по отношению к основному состоянию сверхпроводника) энергию 2еК Единственная возможность для этой пары электронов вернуться в основное состояние — это излучить квант электромагнитной энергии hv = 2eV. При соединении в замкнутую цепь двух джозефсоновских контактов были получены самые чувствительные (из известных ныне) датчики магнитного поля — скви- ды (от англ. SQUID — superconducting quantum interference device, сверхпроводящее квантовое интерференционное устройство). Они применяются для измерения сверхмалых магнитных полей живых организмов, составления магнитных карт и детектирования объектов, скрытых под поверхностью. На основе эффектов Джозефсона были изготовлены: чувствительные детекторы очень слабых изменений напряжений; очень эффективные усилители сигналов; переключательные и измерительные микроустройства с предельно низким уровнем шумов и др. Микроустройства на контактах Джозефсона предполагается использовать в квантовых компьютерах в качестве логических элементов.

Joule effect — эффект Джоуля. Эффект Джоуля можно отнести к магнито- стрикционному эффекту. Это есть эффект, касающийся изменения в размерах магнитного вещества, вызванный внешним магнитным полем. Кристаллическая решетка магнитного вещества деформируется в определенном направлении даже без внешнего магнитного поля. Это происходит потому, что магнитные элементы, расположенные в материале, деформируют структуру магнитного вещества посредством магнитных сил (за счет так называемого магнитоупругого эффекта). Вместе с тем упругая сила вещества противодействует деформации, увеличивающейся вследствие возрастания магнитоупругого эффекта. Достирается равновесие сил (магнитных и упругих сил) в минимальной точке суммы этих сил. Если размеры ферромагнитного вещества конечны, то общее внутреннее магнитное поле вещества разделяется на меньшие магнитные домены. Это происходит таким образом, что сумма направлений спонтанной намагниченности доменов равна нулю. За счет этого минимизируется магнитостатическая энергия вещества. Направления намагниченности в каждом домене неодинаковы. Если внешнее магнитное поле приложено к магнитному веществу в определенном направлении, направления намагниченности внутри каждого домена изменяются. Они выстраиваются в направлении внешнего магнитного поля. В результате размеры тела из магнитного материала изменяются, переключаясь от состояния кристаллической деформации без внешнего магнитного поля к состоянию с другой точкой равновесия. На эффекте Джоуля работают некоторые микроактюаторы.

Junction — сочленение. Возможный физический смысл словосочетаний со словом junction: переход (р-п); переход плавный; переход сверхрезкий; переход обратносме-щенный; переход эммитерный; барьер Шоттки; спай (термопары); спай горячий; соединение сплавное двух материалов и т.п. О //-«-переходе: условная линия раздела, на которой число носителей заряда //-типа и я-типа точно равно излишку р-типа, с одной стороны, и «-типа, с другой. Это переходная область между двумя частями кристалла полупроводника, одна из которых имеет электронную проводимость (n-типа), а другая — дырочную (/2-типа).

Junction Field Effect Transistor (JFET) — полевой транзистор с управляющим //-«-переходом. Это полевой транзистор, затвор которого электрически отделен от канала р -«-переходом, смешенным в обратном направлении. Такой транзистор имеет два невыпрямляющих контакта к области, по которой проходит управляемый ток основных носителей заряда, и один или два управляющих электронно-дырочных перехода, смешенных в обратном направлении. При изменении обратного напряжения на //-«-переходе изменяется его толщина и, следовательно, толщина области, по которой проходит управляемый ток основных носителей заряда. Область, толщина и поперечное сечение которой управляется внешним напряжением на управляющем р-п-переходе и по которой проходит управляемый ток основных носителей, называют каналом. Электрод, из которого в канал входят основные носители заряда, называют истоком. Электрод, через который из канала уходят основные носители заряда, называют стоком. Электрод, служащий для регулирования поперечного сечения канала, называют затвором. Электропроводность канала может быть как «-, так и //-типа. Поэтому по электропроводности канала различают полевые транзисторы с «-каналом и //-каналом. Все полярности напряжений смещения, подаваемых на электроды транзисторов с «- и с //-каналом, противоположны. Управление током стока, т.е. током от внешнего относительно мощного источника питания в цепи нагрузки, происходит при изменении обратного напряжения на //-«-переходе затвора (или на двух //-«-переходах одновременно). В связи с малостью обратных токов мощность, необходимая для управления током стока и потребляемая от источника сигнала в цепи затвора, оказывается ничтожно малой. Поэтому полевой транзистор может обеспечить усиление электромагнитных колебаний как по мощности, так и по току и напряжению. Его можно использовать как переключатель с электронным управлением, как варистор. Производители: Analog Devices (США, Еермания), Texas Instruments (США) и др.

К

Killer defect — «смертельный» дефект. Дефект, неисправность, которые «убивают» или делают интегральную схему или другое микроустройство нерабочим. Эта такая неисправность микроустройства, которая не устраняется даже за счет резервирования функций отдельных частей этого микроустройства.

Kilo — кило. Префикс, означающий тысячи (х 103), символ «к».

Kinesin — кинезин. Молекула белка кинезина представляет собой димер, образованный двумя одинаковыми полипептидными цепями. Подобно молекуле миозина, с одной стороны каждой полипептидной цепи кинезина формируется глобулярная головка, соединенная со сравнительно длинным хвостом. Линейные размеры головки сравнительно невелики, они составляют 4,5 х 4,5 х 7,5 нм. Хвосты двух мономерных цепей сплетены вместе, а наклоненные в разные стороны головки образуют своеобразную «рогатину», которая непосредственно взаимодействует с глобулярными мономерами микротрубочки, вдоль которой перемешается кинезин. Каждая из двух головок кинезина обладает АТФ-активностью, т.е. активностью аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Связывание и гидролиз молекулы АТФ в активном центре кинезина, а также последующие события, вызванные диссоциацией АДФ (аденозиндифосфата) и неорганического фосфата (Р) сопровождаются изменением положения головок относительно тубулиновых мономеров, в результате чего кинезин перемещается вдоль микротрубочки. Молекула белка кинезина совместно с микротрубками цитоскелета осуществляет транспорт веществ внутри клетки и перемещение везикул. Если провести аналогию с макромиром, то микротрубки играют роль рельсов, по которым перемещаются молекулы белков кинезина (вагоны), неся на себе полезный груз. Один конец этой молекулы прикрепляется к везикуле, которую необходимо транспортировать, а другой — к микротрубке, направляющей движение. Интересно то, что молекула кинезина «шагает» вдоль микротрубки. Один шаг димерного комплекса приводит к его смещению вдоль микротрубочки на расстояние 8 нм. Для того чтобы так шагнуть, молекула использует в качестве топлива одну молекулу АТФ. Длина шага в точности соответствует размеру двух мономерных глобул (а-тубулин и /3-тубулин), из которых построена микротрубочка. Одна молекула кинезина обычно совершает не менее 100 шагов, прежде чем она отделяется от микротрубочки. Кинезин движется с поразительно высокой скоростью. За одну секунду он делает приблизительно 100 шагов, перемещаясь за это время на расстояние 800 нм. При этом сила, развиваемая одной молекулой кинезина, составляет F = 6 пН (пиконьютонов). Коэффициент полезного действия кинезинового мотора составляет ~60% энергии, выделяемой при гидролизе одной молекулы АТФ. Работая в качестве индивидуального молекулярного извозчика, кинезин может совершать перемещения на очень большие расстояния (до 1 мм). Предполагается использовать подобные транспортные системы в НЭМС-конвейерах и в ла- бораториях-на-чипе.

KirchHoffian Network (KHN) — сеть Кирхгоффа. Электрические цепи часто моделируются как сети. Такой сетевой подход можно перенести на моделирование таких областей физики, как механика и пневматика. Существуют некоторые основные требования, которым должны соответствовать системы для того, чтобы их можно было моделировать как сети: сети состоят из элементов (узлов) и связей между ними; существует два типа величин (переменных) в различных областях физики: потоковые величины (иные термины в технической литературе: «через» величины или 1-величины), например электрические токи или механические силы; разностные величины (иные термины: «между» величины, 2-величины), например электрические напряжения и давления жидкостей. Пример в виде цепочки понятий «область физики — потоковая величина — разностная величина»: электричество — ток — напряжение. Другие примеры: поступательное механическое движение — сила — скорость и перемещение; механика вращения — момент — угловая скорость; пневматика — объемный расход — давление; тепловые эффекты — тепловой поток — температура; связи — это идеальный элемент. Он имеет одинаковую «разностную» величину в каждой точке и не имеет потерь потоковой величины через себя. Таким образом, такой элемент может рассматриваться как одиночная точка. Математическая модель структуры такой сети — это направленный граф: ребра соответствуют элементам, а вершины соответствуют связям; элементы обычно описываются как двухполюсники и многополюсники; взаимосвязь между потоковыми и разностными величинами в основном задается явными или неявными уравнениями или дифференциальными уравнениями, зависящими от терминальных (конечных, предельных) величин и, возможно, внутренних состояний; потоковые и разностные величины выполняют и обеспечивают два закона сохранения: сумма всех разностных величин между вершинами вдоль каждой цепи в графе сети равна нулю; сумма всех потоковых величин внутри каждой вершины (более обобщенно — в каждом сечении графа) равна нулю.

В качестве примера сетевого подхода при моделировании микросистем можно привести следующий. Бесклапанный микронасос, управляемый пьезоэлектрическим элементом, который выполняет роль мембраны в цилиндре насоса, можно отмоделировать как сеть с жидкостными, механическими и электрическими элементами.

Known Good Die (KGD) — заведомо исправный кристалл, чип. Полностью протестированные чипы, которые готовы к соединению в многочиповые модули.

KrF — фторид криптона. Так обозначают эксимерный лазер, где используются газы криптон и фтор. Лазер имеет длину волны излучения 248 нм. Применяется в 0,18-микрометровой технологии изготовления микроизделий. См. Excimer laser.

L

Lab-on-chip — лаборатория-на-чипе. МЭМС-устройство для производства био-, химических и медицинских анализов. Это отдельный чип, обычно выполненный из кремния или пирекса. Выполняет функции множества традиционных макроскопических лабораторных процессов, таких как предварительная подготовка, реакция и детектирование. Все это осуществляется на микроуровне. Преимущества заключаются в уменьшении времени анализа и портативности микроустройства. Уменьшение анализируемого образца и объема реагента увеличивает эффективность и уменьшает стоимость микроанализов в аналитической химии и биохимии. Ведущие разработчики lab-on-chip: университет в Твенте (Нидерланды), Техасский университет (США), университет в Корнелле (США). Аэрокосмический центр Маршалла (США) разрабатывает миниатюрные лаборатории-на-чипе, которыми планируется оснастить будущее поколение марсоходов, а также устанавливать их внутри космических станций в целях мониторинга состава воздуха. Лабора- тория-на-чиле представляет собой небольшую стеклянную пластинку размером с монету, пронизанную тончайшими «венами» — каналами, содержащими растворы определенных веществ. Подавая управляющие электрические импульсы, можно смешиватт» жидкости до нужных концентраций или разделять их. Получаемые при этом реактивы способны реагировать на наличие бактерий или определенных химических загрязнителей. Другой пример: микросхема, разработанная итальянскими учеными, предназначена для использования в диагностическом медицинском оборудовании и способна обрабатывать данные одновременно от -10000 биологических объектов (например, клеток). Для манипуляции клетками, которые обычно являются диэлектриками и не имеют заряда, используется неоднородное электрическое поле. Основное назначение чипа — сортировка клеток по некоторым критериям — массе, диэлектрической проницаемости и т.п.

Laminar flow — ламинарный поток. Пример: направленный воздушный поток без турбулентности. Это система фильтрации воздуха, виртуально участвующая практически во всех технологических операциях, реализуемых в чистых производственных помещениях цехов, фабрик и заводов по производству полупроводниковых изделий. Система управляет направлением и скоростью ламинарного воздушного потока на рабочих местах (станциях). Направление для воздушного потока выбирается таким образом, чтобы предотвратить попадание загрязняющих частиц (пылинок) на полупроводниковые подложки, где формируются чипы.

Langmuir-Blodgett film — пленка Ленгмюра-Блоджета (органическая). Она состоит из одного или нескольких монослоев молекул органического вещества, осажденного с поверхности жидкости на твердую поверхность посредством погружения твердой подложки в жидкость. Монослой добавляется при каждом шаге погружения, таким образом достигается формирование пленки с очень точной толщиной.

Lapping — доводка, шлифование. Промежуточная механическая операция между разрезанием полупроводниковых слитков на пластины и полированием. Цель — удаление (сошлифовывание) повреждений на поверхности полупроводниковых пластин, возникающих после резки; доведение поверхности пластин до высокого уровня плоскостности.

Laser-assisted Chemical Vapour Deposition (LCVD) — сопровождаемое лазером химическое осаждение из газовой фазы. Технология, которая использует лазерный луч для управления химическим осаждением из газовой фазы. С помощью данной технологии можно получать тонкие стержни и волокна. Получение волокон и тонких стержней происходит посредством вытягивания материала из-под фокуса стационарного лазерного источника. При этом обеспечивается постоянная скорость выращивания микроизделии при строгом удержании лазерного фокуса на конце вытягиваемого стержня. Волокна можно вырастить из сотен различных материалов, включая кремний, углерод, бор, оксиды, нитриды, карбиды, бориды, металлы, такие как алюминий и др. Этот процесс может происходить при низком и высоком давлении в камере. Скорость выращивания обычно ниже 100 мкм/с при низком давлении (« 0,1 МПа). При высоком давлении в камере (gt; 0,1 МПа) высокая скорость выращивания (gt; 1,1 мм/с) достигается для малых диаметров волокна (пример — аморфный бор). Посредством данной технологии можно получать, например, микропружины с диаметром волокна lt; 10 мкм и диаметром витка катушки lt; 350 мкм.

Laser drilling — лазерное сверление. Технология, которая используется для создания трехмерных микроструктур в таких материалах, как кремний, стекло, пластик. Метод основан на применении динамического фокусирования высококоллимированного монохроматического когерентного светового лазерного пучка на рабочую поверхность микроизделия. Этот процесс, в отличие от традиционных литографических методов, не требует изготовления и применения каких-либо масок (фотошаблонов).

Laser interferometry — лазерная интерферометрия. Технология для определения геометрии, точных расстояний, толщин и т.д. отдельных элементов микроизделий. Основана на использовании явления интерференции лазерных лучей. Пример применения: измерение толщины диэлектрических пленок Si02, А1203 и др.

Laser tweezers — лазерный пинцет. Используется для манипулирования отдельными частями клетки, такими как митохондрия, ДНК, РНК и т.д. Например, с помощью оптического (лазерного) пинцета ДНК можно развернуть для изучения генной структуры и репликации ДНК. Лазерный пинцет помогает в «управлении» ДНК.

Lattice — кристаллическая решетка. Пространственное периодическое расположение атомов или ионов в кристалле. Точки кристаллической решетки, в которых расположены атомы или ионы, называются узлами кристаллической решетки. Кристаллография изучает кристаллическое состояние вещества: симметрию, строение, образование и свойства кристаллов. Структурная кристаллофафия исследует атомно-молекулярное строение кристаллов методами рентгеноструктурного анализа, электронографии, нейтронографии. Исследования кристаллической решетки включают в себя: измерение параметра кристаллической решетки; анализ степени преобладающей ориентации; выявление аморфных областей; идентификацию фаз; изучение кристаллических дефектов и др.

Layer thickness — толщина слоя. Измеряется в микрометрах или нанометрах. Пример: контроль толщины эпитаксиального слоя (кремниевого). Слаболегированный кремний прозрачен в области ближнего ИК излучения, а сильнолегированный кремний непрозрачен. Повышение уровня легирования снижает коэффициент преломления ниже уровня, характерного для слабо легированного кремния (п = 3,42). В результате при воздействии на поверхность эпитаксиального слоя ИК излучения в диапазоне длин волн 5—50 мкм возникают интерференционные полосы. Это позволяет на ИК спектрометре изучить спектр отражения и оценить толщину эпитаксиального слоя. Толщина может быть вычислена по специальной формуле. Процесс измерений автоматизирован. Другой пример: в технологии микрообработки существенным является контроль толщины металлических пленок. Меньшая по сравнению с требуемой толщина пленки может привести к избыточной плотности тока и отказам при функционировании прибора.

Излишняя толщина может создать проблемы при проведении операции травления. Используются специальные датчики для контроля толщины при осаждении пленок методами испарения и магнетронного распыления. Датчиком является пластина резонатора, изготовленного из кварцевого стекла. Акустический импеданс и дополнительная масса осажденной на резонатор пленки вызывает изменение частоты, которое может быть точно измерено. После калибровки датчика он может быть использован для управления скоростью осаждения пленки, а также для определения окончательной толщины осажденной пленки. В технологии микрообработки известно много способов измерения толщин слоев: диэлектрических, поли кристаллических, эпитаксиальных, металлических.

Layer Thickness Variation (LTV) — колебание (разброс) толщины слоя. См. Layer thickness. Разброс толщины оценивается в процентах от среднего значения. Различают: разброс по пластине (берется толщина, например, в десяти разных точках по пластине); разброс в партии от пластины к пластине (партия составляет от 10—20 шт. пластин до тысячи пластин); разброс между партиями. Существенное развитие технологии, оборудования, систем контроля привело к качественному скачку — повышению воспроизводимости технологических операций. Колебания толщин слоев практически минимизированы при осаждении пленок из газовой фазы, осуществляемом при пониженном давлении реагентов, в процессах молекулярно-лучевой эпитаксии, а также на других технологических операциях.

Layout — топология. Это физическое расположение (размещение) элементов и межсоединений на кристалле. Именно они составляют микроизделие. Кроме того, топология включает в себя геометрические рисунки каждого слоя масок (фотошаблонов), требуемых для послойного получения микроизделия.

Leadframe — рамка с выводами. Отпечатанная (штамповка) или протравленная металлическая структура, которая обеспечивает внешние электрические соединения в микроустройстве после его «упаковки» (сборки чипов в корпуса). Монтаж кристалла (чипа) состоит из двух основных стадий. Вначале кристалл обратной стороной механически прикрепляют к основанию. Потом контактные площадки кристалла электрически соединяются с выводами корпуса. По сути дела, эти выводы корпуса и есть так называемая выводная рамка. Кстати, основание, о котором идет речь, на первой стадии тоже является составным элементом выводной рамки.

Leakage current — ток утечки. Нежелательное движение носителей заряда в полупроводниковом микроустройстве, которое потребляет мощность батареи и нарушает нормальное функционирование изделия. Пример: токи утечки между коллектором и эмиттером в биполярных схемах. Одна из возможных причин — образование так называемой эмиттерно-коллекторной трубки. Это нежелательное явление. Трубки в основном образуются за счет локально ускоренной диффузии эмиттерной примеси вблизи таких кристаллографических дефектов, как дислокации. Для структур с узкой базовой областью и мелким эмиттером (при повышении вертикальной степени интеграции) проблема шунтирования коллектора и эмиттера становится особенно острой.

Left-hand orthogonal crystallographic axial set — левосторонняя ортогональная кристаллографическая осевая группа.

Lewis acid — льюисовская кислота. Согласно концепции американского химика Льюиса, кислотой называют вещество, присоединяющее при химической реакции пару электронов, а основанием (щелочью) — вещество, отдающее пару электронов. Результатом является восполнение электронной ненасыщенное™ молекулы кислоты за счет электронов основания (щелочи), а также возникновение нового соединения (соли) с устойчивой электронной оболочкой (в частности, октетом) и донорно-акцепторной связью. Важная особенность кислотно-щелочных реакций, по Льюису, состоит в обобществлении электронной пары основания. Этим они отличаются от окислительно-восстановительных реакций, в ходе которых молекулы окислителя полностью отбирают по одному или несколько электронов у молекул восстановителя; никаких обобществленных орбит при этом не возникает. Льюис связывает кислотно-щелочные свойства не с наличием определенных химических элементов, а исключительно со строением внешних электронных оболочек атомов. Изменение кислотности или щелочи ых свойств среды часто используют в целях увеличения скорости реакции и изменения механизма взаимодействия. Широкое применение получили кислотно-щелочные процессы (нейтрализация, гидролиз, травление металлов и т.ц.). К льюисовским кислотам относят: хлорид алюминия, хлорид железа, трифторид бора, пентахлорид ниобия и др.

Lewis base — льюисовская щелочь. К льюисовским щелочам относят: нуклеофильный реагент, аммиак, амиды, анионы железа и др. См. также Lewis acid.

Lift-off technique — метод (технология) отслаивания. Так называется технология взрывной (обратной) литографии. Основное применение: формирование металлизации микроизделий. Процесс формирования изображения из осажденного тонкого слоя металла (получение металлических контактных площадок) состоит из следующих этапов. На кремниевую подложку с верхним оксидным слоем наносится фоторезист. В фоторезисте формируется изображение посредством фотолитографии. Потом вскрывается оксид, находящийся под фоторезистом. Оксид травится с помощью жидкостного травления. Затем следует осаждение металла для получения тонкого металлического слоя на том месте, где был оксид. Остаток фоторезиста вместе с металлической пленкой над областями, покрытыми фоторезистом, удаляют. Для этого используют ацетон или любой травитель, который может проникнуть через тонкую металлическую пленку. На пластине в процессе литографии формируют обратный топологический рисунок. Потом осаждают слой металла на маскированную фоторезистом подложку (где- то прямо на фоторезист, а где-то на уже открытые к подложке участки). Затем истинный топологический рисунок вскрывается путем снятия (удаления) литографической маски и ненужных областей металлической пленки. Снятие (удаление) выполняется с использованием растворов, которые растворяют литографическую маску, одновременно поднимая (как бы взрывая) таким образом металлическое покрытие. Не мешает еще раз пояснить: когда металл осаждается через отверстия литографической маски, он попадает непосредственно на подложку и остается там после удаления остальной металлической пленки.

LIGA — ЛИГА-технология. Это немецкая аббревиатура Lithographic Galvanoformung Abformung. Так называется технология, объединяющая процессы литографии, гальваники и формовки для получения микроэлекроме- ханических изделий с очень высоким характеристическим соотношением геометрических размеров. По этой технологии можно изготовить МЭМС- структуры из пластика, никеля и иных некремниевых материалов. Разработана технология в Карлсруэ (Германия). По сути, это есть метод создания микроструктур с использованием глубинной литографии рентгеновскими лучами (синхротронное излучение). Излучение синхротрона имеет сверхмалый угол расходимости пучка. Источником излучения являются высокоэнергетические электроны (энергия Еgt; I ГэВ), движущиеся с релятивистскими скоростями. Глубина проникновения излучения достигает единиц миллиметров. Микроструктуры, полученные по LIGA-технологии, можно иногда использовать как шаблон (микроформу) для последующей формовки из пластика. Преимущества LIGA: имеет наилучшее отношение ширины канала к длине при минимальных размерах; получаются микроструктуры с высоким разрешением топографического изображения; есть возможность получения свободно перемещаемых микроструктур; большое разнообразие обрабатываемых материалов. Недостатки; ограничена возможность комбинирования с полупроводниковой технологией (КМОП); есть ограничения на форму рельефа получаемых микроструктур; ограничена точность по высоте; высокая сложность и специфика технологии изготовления; чрезвычайно дорогие маски и экспонирование.

Light driven actuator — актюатор, управляемый светом. Микроактюатор, который использует свет как сигнал управления или как источник энергии. После разработки фотострикнионных веществ были получены разнообразные микроактюаторы, управляемые светом. Эти микроактюаторы имеют простую структуру и могут управляться по беспроводной технологии. Получен микродвигатель, который использует эффект переориентации вращения (спина). В этом случае магнитное вещество абсорбирует свет и получающееся тепло реверсивно изменяет направление намагниченности. Получены мик- роакгюаторы, которые используют тепловое расширение, фотохимические реакции в полимерах и т.д.

Light scattering — светорассеяние. Метод контроля частиц загрязнений на поверхности полупроводниковых пластин. Для определения частиц пыли и других загрязнений используют отраженный сфокусированный свет. Это скорее контроль качественный. Позволяет увидеть невооруженным глазом на поверхности пластин сыпь, разводы от некачественной химической обработки пластин, царапины и другие макродефскты. Контроль оперативный, аппаратурно несложный, широко применяется в технологии для быстрой выбраковки пластин.

Linear actuator — линейный актюатор. Микроактюатор, который генерирует линейное движение. Существуют следующие типы линейных микроак- тюаторов: пьезоэлектрические, электромагнитные, пневматические, гидравлические, микроактюаторы памяти формы.

Linearity — линейность. Определяет линейную зависимость (функцию) выходного сигнала от входного. Это максимальная разница между опорной линией и выходным сигналом микроусгройства. Отклонение выражается в процентах от полного выходного сигнала. Опорные линии: линии, обеспечивающие лучшее соответствие; линии, построенные по терминальным точкам.

Liquid crystal — жидкий кристалл. Рассматривается как четвертое состояние вещества, которое может существовать при определенных условиях. Это состояние некоторых органических веществ, сочетающее присущую жидкости текучесть с анизотропией ряда свойств, характерной для кристаллов. По степени молекулярной упорядоченности жидкие кристаллы занимают промежуточное положение между твердыми кристаллами, в которых существует трехмерный дальний порядок, и жидкостями, имеющими только ближний порядок в расположении частиц. Жидкокристаллическое состояние может существовать в разных формах, образующихся при изменении температуры (термотропные жидкие кристаллы), или в растворах (лиотропные жидкие кристаллы). Жидкокристаллическое состояние часто называют мезоморфным («мезос» — промежуточный), а само вещество — мезофазой. Наиболее часто жидкокристаллическое состояние встречается у органических веществ, молекулы которых имеют удлиненную или дискообразную форму. Причина образования жидких кристаллов — существенно анизотропная форма молекул (цепочечная или плоская), что определяет приблизительную параллельность их укладки. Своеобразное сочетание свойств, присущих как жидкостям, так и кристаллам, обусловлено особенностями внутренней молекулярной структуры жидких кристаллов. В зависимости от характера расположения молекул, согласно классификации, предложенной Фриделем (Франция), различают три основных типа термотропных жидких кристаллов: смектические, нематические, холестерические, в последнее время выделяют еще и дискотические фазы. Смектические (от греч. «смегма» — мыло) жидкие кристаллы могут быть образованы веществами, молекулы которых имеют вытянутую сигарообразную форму, причем они ориентированы параллельно друг другу и образуют тонкий слой. Внутри слоев, в боковых направлениях, строгая периодичность в расположении молекул отсутствует. Смекгическими жидкими кристаллами являются, например, радужные мыльные пузыри. Смектический слой обладает важнейшим свойством твердого кристалла — анизотропией оптических свойств, так как вдоль длинной оси молекул свет распространяется с меньшей скоростью, чем поперек нее, и показатели преломления в жидком кристалле в этих направлениях различны. Второй тип жидкокристаллических веществ называется нематическим (от греч. «нема» — нить). Эти вещества содержат нитевидные частицы, которые либо прилипают к стенкам сосуда, либо остаются свободными. Эти нити выглядят «причесанными» и направлены параллельно друг другу, но могут скользить вверх и вниз. Нематические жидкие кристаллы не такие упорядоченные, как смектические. Тем не менее, они тоже оптически анизотропны и под микроскопом дают «муаровую» текстуру с чередующимися светлыми и темными полосами. Частицы нематического жидкого кристалла реагируют на электрическое и магнитное поля так же, как железные опилки, располагаясь самым упорядоченным образом вдоль силовых линий поля. Холестерические жидкие кристаллы — это в основном производные холестерина. Здесь плоские и длинные молекулы собраны в слои (как у смектических), но внутри каждого слоя расположение частиц похоже больше на нематические жидкие кристаллы. Интересно то, что тончайшие соседние молекулярные слои в холестерическом жидком кристалле немного повернуты друг относительно друга, благодаря чему стопка подобных слоев описывает в пространстве спираль. В силу столь своеобразного строения эти жидкие кристаллы обладают необычными оптическими свойствами. Обычный свет, проходя через такие вещества, распадается на два луча, которые преломляются по-разному. Когда бесцветный, как вода, холестерический жидкий кристалл попадает в зону с меняющейся температурой, он принимает яркую окраску. Дискотические жидкие кристаллы, открытые Чандрасекаром (США) и др., являются системой жидких столбиков, образующих двумерную решетку. Лиотропные жидкие кристаллы образованы из двух или более компонентов. Обычно один из компонентов — амфифил (содержащий ядро — полярную головную группу, которая присоединена к одной или нескольким длинным цепям углеводородов), другой компонент — пода. Широко известный пример такой системы — мыло (додецилсульфат натрия) в воде. С увеличением концентрации воды возникает несколько мезофаз. В ламеллярной фазе вода заполняет пространство между полярными группами соседних слоев, а углеводородные хвосты, имеющие неупорядоченную концентрацию типа жидкости, находятся в неполярном окружении. В кубической, или изотропновязкой, фазе плоские слои изгибаются и образуют сферические структурные единицы, причем полярные головки молекул расположены на поверхности сферы, а углеводородные цепи находятся внутри нее. При упаковке сфер получается пространственная кубическая объем ноцентриро- ванная решетка, а вода занимает пространство между отдельными сферами. В гексагональной, или средней, фазе слои свернуты в цилиндры. Цилиндрические структурные единицы неопределенной длины располагаются параллельно друг другу, образуя гексагональную упаковку. В некоторых системах наблюдался также нематический порядок упаковки. Вероятно, существует цилиндрическая сверхструктура, сходная с гексагональной кристаллической фазой, однако убедительных доказательств этого факта пока не приведено. В смесях, богатых гидрофобными компонентами, например в системе аэрозоль ОТ — вода, Moiyr появляться обращенная средняя или обращенная изотропновязкая фазы, в которых концевые углеводородные группы обращены в сторону гидрофобной среды, тогда как вода заключена в ядре. Применяются жидкие кристаллы в оптических компьютерах, в дисплеях часов, калькуляторов, персональных компьютеров. Жидкие кристаллы открыты австрийским ботаником Ф. Рейнитцером и немецким физиком О. Леманом.

Lithography — литография. Технология переноса рисунка с шаблона на поверхность пластины с помощью светового излучения (photolithography), потока электронов (electron lithography) или рентгеновского излучения (Х-гау lithography). На первой стадии процесса изготовления микроизделий после моделирования с помощью компьютерной техники формируют геометрический рисунок топологии. Сложный процесс создания рисунка топологии разбивают на этапы. Эти этапы совпадают с последующими стадиями изготовления микроизделий: на одном этапе формируют затвор, на другом этапе формируют контактные окна, на третьем — металлизацию и т.д. Этим этапам соответствуют различные шаблоны. Фотолитографический процесс включает следующие стадии. Сначала проводят нанесение фоточувствитель- ной полимерной пленки (фоторезиста) на кремниевую пластину, сушку и последующее экспонирование пластины с определенным рисунком через фотошаблон с помощью УФ-облучения. После экспонирования пластину помещают в раствор, который проявляет изображение в фоточувствитель- ном материале (фоторезисте). Затем пластину помещают в травитель. Травлению подвергаются поверхностные области, которые не защищены полимерной пленкой (фоторезистом) со сформированным на ней изображением. Для сведения, до микроэлектроники: литография — это способ плоской печати, при кагором печатной формой служила поверхность камня (известняка). Изображение на литографический камень наносили жирной тушью или специальным карандашом. Допускающая широкое тиражирование литография получила широкое распространение в журнальной графике.

Loaded brush — нагруженная шетка. Очищающая щетка, в которую попадают частицы в ходе химико-механической полировки.

Localized Electrochemical Deposition (LED) — локализованное электрохимическое осаждение. Используется острый (точечный) наконечник электрода, расположенный в осаждаемом растворе около поверхности подложки, на которую происходит осаждение. Между наконечником и подложкой прикладывается напряжение. Электрическое поле сосредоточено строго под наконечником и таким образом осаждение максимально локализовано. Наконечник можно двигать по формирующейся поверхности для создания требуемой микроструктуры. Если подложка электрически непрерывна, то принципиально можно сформировать любую геометрию структуры, с разрешением, определяемым только размером микроэлектрода. Используя электрохимическую природу этого процесса, можно также выполнять задачи травления и полирования подложки. Наконечник электрода имеет форму диска или конуса, диаметр которого определяет разрешение получаемого микроустройства и скорость осаждения. На скорость осаждения влияют следующие явления: массоперенос, перенос электронов, электрическое напряжение, химический потенциал и рост кристаллов. Скорость осаждения (формирования требуемых элементов микроструктуры) в несколько микрометров за секунду была получена при использовании поликристаллического никеля в качестве микроэлекгрода.

LOCOS (LOCal Oxidation of Silicon) — локальное оксидирование (окисление) кремния. Окисление определенных выбранных микрообластей кремниевой пластины с одновременным маскированием реакции окисления в других микрообластях. Вначале формируется однородный слой двуоксида кремния Si02 толщиной порядка 0,03 мкм. Затем осаждается слой нитрида кремния Si3N4 толщиной порядка 0,1 мкм. На нитрид кремния фотолитографически наносится изображение. Затем относительно тонкий слой диоксида кремния выращивается в окнах в нитриде кремния. Нитрид кремния блокирует (маскирует) окисление кремния везде, где он присутствует. Постепенное окисление слоя нитрида кремния отделяет (это окисление) от пластины. Тонкий начальный слой двуоксида кремния используется для предотвращения напряжений в кремниевой структуре, возникающих от прямого контакта между кремнием и нитридом кремния. LOCOS часто используется для формирования изолированных полевых транзисторов с МОП (метал — оксид — полупроводник) структурой затвора с минимальной шириной линии ~350 нм.

Lost wafer process — процесс утонения подложки. Так называется технология, которая использует селективное травление для удаления большей части подложки и некоторой части диффузионного слоя. Обычно электрическая схема на кремниевой подложке имеет «производственную» толщину в несколько микрометров от поверхности. В ходе процесса утонения кремниевой подложки электрическая схема оставляется незатронутой во время удаления вещества (кремния), расположенного ниже. Удаление осуществляется посредством травления или другими средствами. Затем кремниевый электрический контур (схема) соединяется со стеклянной или иной подложкой для получения сенсора. Например, по данной технологии получают: микроэлектроды; микроустройства визуального отображения; многозондовые сканирующие туннельные микроскопы и т.д.

Low-k material — вещество с низкой диэлектрической постоянной. Это диэлектрический материал, диэлектрическая постоянная которого ниже, чем диэлектрическая постоянная диоксида кремния, к lt; 4. Надо пояснить, что задержка распространения сигнала через слой межсоединений связана с сопротивлением и емкостью проводника. Вещества с низким коэффициентом к, окружающие проводник, уменьшают емкость и задержку распространения сигнала.

Low Pressure Chemical Vapor Deposition (LPCVD) — химическое осаждение из газовой фазы при пониженном давлении. Пленки, получаемые в ходе этого процесса, более тонкие, чем в ходе химического осаждения из газовой фазы при атмосферном давлении APCVD, и более высокого качества. Реакторы с горячими стенками, работающие при пониженном давлении, с параллельным расположением пластин используются для получения пленок Si02, Si3N4, поли-Si и др. К потенциальным достоинствам процессов осаждения при пониженном давлении следует отнести однородность покрытия, преце- зионное управление составом и структурой пленок, относительно низкую температуру процесса, высокую производительность и низкую себестоимость процесса осаждения. Пример: для нанесения поликремния обычно используют два вида процессов осаждения при пониженном давлении. В одном используется 100%-ный моносилан SiH4 при давлении в реакторе 25—130 Па. Другой процесс проводится при том же давлении, но с использованием 20—30%-ной смеси SiH4 с азотом (или аргоном). Оба процесса позволяют одновременно обрабатывать от 100 до 200 подложек, а достигаемая однородность пленок по толщине составляет 5%. Скорость осаждения лежит в интервале 10—20 нм/мин.

Low Temperature Oxide (LTO) — низкотемпературный оксид. Это широкое понятие. Как правило, в технологии микрообработки так называют оксид Si02. полученный при температурах не выше 300—350°С. Основное применение таких оксидов (легированных и нелегированных) — пассивация готовых микроизделий на пластине. Процессы получения LTO — это осаждение из газовой фазы или плазменные процессы. Основные исходные вещества, которые применяются дтя осаждения пленок: моносилан SiH4, дихлорсилан SiH2Cl2, тетраэтоксисилан Si(OC2H5)4 и др. Возможно применение инициирования процессов осаждения пленок Si02 энергией электромагнитного излучения в целях уменья гения температуры подложки. Пример легирования Si02 — это добавление фосфора в виде Р205. Пример реакции получения плазмохимической двуокиси кремния: получение ее с использованием моносилана и закиси азота при температуре ~250”С, по реакции SiH4 + N20              Si02.

Luminescence — люминесценция. От латинского luminis — свет, суффикс - escent означает слабое действие. Неравновесное излучение света телами, избыточное над их тепловым излучением и имеющее некоторую длительность т после прекращения действия возбудителя люминесценции, во много раз превышающую период световых волн (т » 1(Г14). Люминесценция объясняется испусканием света атомами (молекулами, ионами) вещества при их так называемых излучательных переходах из состояний с повышенной энергией (возбужденные состояния) в состояния с меньшей энергией. По длительности люминесценцию условно разделяют на флуоресценцию (относительно кратковременное свечение) и фосфоресценцию (относительно длительное свечение). Способностью к люминесценции обладают газы, многие жидкости и твердые тела. Искусственно приготовленные вещества, способные давать яркую люминесценцию, называют люминофорами. По способу возбуждения люминесценции различают: ионолюминесценцию — люминесценцию, вызываемую ударами ионов; катодолюминес- ценцию — люминесценцию, возбуждаемую ударами электронов; радиолюминесценцию и рентгенолюминесценцию — люминесценции под действием радиоактивных излучений и рентгеновских лучей; триболюминесценцию — люминесценцию при трении и разламывании некоторых кристаллов; фотолюминесценцию — люминесценцию, возбуждаемую видимым светом и УФ-лучами; хемилюминесценцию — люминесценцию, возбуждаемую химическими реакциями; электролюминесценцию — люминесценцию, возбуждаемую электрическим полем. Основная энергетическая характеристика люминесценции — величина, называемая энергетическим выходом люминесценции, которая показывает, какая доля энергии, поглощаемой веществом, преобразуется в энергию люминесцентного излучения. Для характеристики фотолюминесценции вводится понятие квантового выхода люминесценции, равного отношению числа испускаемых фотонов к числу поглощаемых фотонов. Люминесценция используется: для изучения строения и свойств молекул; при качественном и количественном химическом анализе (люминесцентный анализ); в электронно-лучевых приборах (кинескопах, осциллографах и др.); для обнаружения, исследования и использования невидимых УФ и рентгеновского излучений; при регистрации а, /3-, у-излучений радиоактивных препаратов и т.д.

Lumped parameters - сосредоточенные параметры. Простые параметры, описывающие устройство, такие как масса, жесткость пружины или коэффициент затухания. Их можно использовать для аналитического представления реального микроустройства. В общем, технический параметр — это величина, характеризующая какое-либо основное свойство процесса, явления или системы, машины, прибора. Примеры: электрическое сопротивление, теплоемкость, быстродействие, масса, коэффициент трети и др. Параметры мотут быть сосредоточенными (примеры — емкость электрического конденсатора, масса, подвешенного к балке груза) и распределенными в пространстве (пример — индуктивность линии электропередачи).

м

M3S (Modular Monolithic MEMS) — технология изготовления модульной монолитной МЭМС. Технология поверхностной микрообработки, позволяющая изготавливать МЭМС-изделия, содержащие монолитные интегральные вычислительные схемы. Это технология для производства относительно дешевых и высококомпактных сенсоров. По данной технологии сначала изготавливают механические микроструктуры. Их как бы встраивают в планарную поверхность подложки. Этим достигается высокий уровень совмещения с последующими технологическими процессами изготовления монолитных устройств: сенсорэлектронная схема. Процедура следующая. Сначала механические микроструктуры изготавливает корпорация Analog Devices (США, Германия). Затем другое полупроводниковое предприятие добавляет электронную схему. Микроизделия с новыми свойствами поступают простой почтовой или курьерной отправкой подложек с одного предприятия на другое. Подсчитано, что данная технология значительно уменьшает стоимость микроизделия. Планируется, что технология будет иметь важное значение при изготовлении «умной» амуниции и воздушных транспортных микросредств (микровертолетов, микросамолетов и др.). Здесь потребуется большое число относительно дешевых микроизделий.

Magnetoresistive Random-Access Memories (MRAMs) — магниторезистивная оперативная память. Память MRAM совмещает в себе достоинства динамической и флэш-памяти. Микросхема. Она имеет небольшое время чтения/ записи (теоретически в 1000 раз быстрее самой быстрой существующей на сегодняшний день флэш-памяти и в 10 раз быстрее DRAM). Является энергонезависимой. Применяется, например, в производстве телефонных аппаратов (функция оперативного «запоминания» только что набранного номера). Низкое энергопотребление обусловливает использование такой памяти в портативных устройствах, питающихся от аккумуляторов, например, в карманных компьютерах, смартфонах, компьютерах нового поколения. Основные изготовители: компании Toshiba (Япония), NEC (Япония) и др.

Mask — маска, маскирование, фотошаблон. Носитель рисунка и собственно сам рисунок, используемый для защиты одного участка полупроводниковой подложки при обработке другого участка. Процесс маскирования связан с фотолитографией и литографическим фотомаскированием. Прозрачную пластину покрывают сеткой рисунков. Используется в производстве ИС, кремниевых структур по технологии поверхностной микрообработки, а также элементов изделий технологии L1GA. Каждый рисунок состоит из прозрачных и непрозрачных участков. Именно они определяют размер и форму всех транзисторов и других элементов микроустройства. Маска используется для экспонирования выбранных участков фоторезиста, которые в дальнейшем будут протравлены. Для получения непрозрачных участков масок (фотошаблонов) используют пленки эмульсии, хрома, оксида железа и других материалов.

Mechanical shock — механический удар. Максимальный механический удар, приложенный к каждой оси в положительном или отрицательном направлении, при котором ни одна из частей микроустройства не будет разрушена. При этом к микроустройству одновременно приложено номинальное напряжение. Удар — кратковременное взаимодействие тел, приводяшее к изменению их скоростей. Напомним, что в общем удар происходит при непосредственном столкновении тел или через поле

Melt — плавление, расплав. Переход твердого кристаллического вещества в жидкое. Фазовый переход первого рода. Это (разовые превращения, при которых плотность вещества, термодинамические потенциалы, энтропия меняются скачком. При этом выделяется или поглощается теплота фазового перехода. При постоянном внешнем давлении плавление вещества происходит при постоянной температуре (температура плавления). При атмосферном давлении эта температура называется точкой плавления вещества.

MEMCAD (МicroElectroМechanical Computer-Aided Design) — микроэлек- тромеханическая САПР. Специальный программный продукт для компьютерного (автоматизированного) проектирования МЭМС. Программа разработана в Массачусетском технологическом институте (США). В настоящее время программный продукт получил название CoventorWare и состоит из следующих четырех базовых модулей: Architech — модуль схемного проектирования и моделирования МЭМС устройств; Designer — модуль объединяет в себе 2D-редактор топологии, эмулятор технологического процесса, базу данных свойств материалов, генератор и просмоторщик трехмерной модели; Analyzer — модуль имеет подмодули для механического, электрического, теплового, электромагнитного, микрожидкостного и оптического анализа; Integrator — модуль для преобразования поведенческой модели микроустройства в сложную нелинейную систему со сниженным порядком для дальнейшего моделирования в САПР, используемой в микроэлектронике, или повторного использования результатов в среде MatlabSimulink.

MEMS Industry Group (MIG) — промышленная группа по МЭМС. Это главная торговая ассоциация, представляющая промышленность МЭМС и микроструктур в Северной Америке. Она предоставляет своим членам информацию о последних промышленных исследованиях по МЭМС, инициированных этой промышленной группой, статистику по уровню занятости в этой отрасли, статистику по доходам и рынкам сбыта микроизделий, а также другую, очень конкретную, важную и полезную информацию.

Mesoscale machining — мезоуровневая микрообработка. Серийный производственный процесс, который ликвидирует разрыв между кремниевой микрообработкой и традиционной механической миниатюрной обработкой. По мезоуровневой технологии изготавливаются только отдельные части микроизделия и поэтому для получения конечного микроустройства требуется микросборка. Мезоуровневая микрообработка включает в себя микрообработку электрическим разрядом, микрообработку сфокусированным ионным лучом, микросверление, микрофрезерование, лазерную микрообработку.

Metallization — металлизация. Процесс осаждения тонкой пленки проводящего металла на сформированную интегральную или микросистемную схему с последующим формированием из него с помощью литографии рисунка с необходимым расположением межсоединений. Различают однослойную и многослойную металлизацию. Примеры металлизированных покрытий: Al, А1 + Si, Mo, Pt, Pt + Si, Си и др.

Microchamber — микрообъем, микрокамера. Например, микрокамера для проведения химических реакций. Является составной частью (одним из элементов) какого-либо специализированного МЭМС-устройства. Выполняется по технологии поверхностной микрообработки с применением жертвенного слоя.

Microcutting and grinding — микрорезание и шлифовка. По сути, это микро- скрайбирование, микрофрезерование. Микромеханический процесс «скобления» поверхности некоторого образца. Микрорезание, например, с помощью микромеханической фрезы (микрорезца) с последующим микрошлифованием с помощью микрошлифовальных устройств (шлифовальных микрокругов). Чаще применяется лазерная обработка: микрорезание плюс микрошлифовка (оплавление).

Microdrilling — микросверление. Технологический процесс в микрообработке. Может выполняться методами травления (сфокусированным ионным лучом или химическим), лазерной обработки либо с применением микросверла.

MicroElectroMechanical Systems (MEMS) — микроэлектромеханические системы. Миниатюрные устройства, включающие в свой состав три компонента: микроактюатор, микросенсор и электронную вычислительную систему управления. Все три компонента изготовлены в одном чипе в едином технологическом процессе микрообработки. Термин наиболее распространен в США. В Европе для обозначения этой области науки и техники применяется термин «микросистемная технология» (MST, Microsystems Technology), в России — «микросистемная техника» (microsystems technics), в Японии — «микромашины» (micromachines).

Microelectronics Center of North Carolina (MCNC) — центр микроэлектроники в Северной Каролине (США). Основные направления исследований центра: проектирование микрочипов, разработка суперкомпьютеров и передовых сетевых технологий. Это один из разработчиков технологии поверхностной микрообработки MUMPs. См. Multi-User MEMS Process.

Microengineering — микроизготовление. Обобщенное понятие: разработка и получение трехмерных (3D) микроструктур или микроустройств с размерами элементов порядка микрометра.

Microfabrication — микропроизводство. Обобщенное понятие: производство (изготовление) микроустройств (интегральных схем или МЭМС).

MicroFlumes (Micro Fluidic molecular systems) — микролоток, микрожид- костная молекулярная система. Микросистема для проведения операций с жидкостями на микроуровне (с м икрообъемами). Предназначена для операций микротранспортирования (микроподачи) жидкостей, а также для проведения химико-биологических реакций (синтеза) в микрообъемах. Вместо насосов, смесителей, клапанов, фильтров и труб, как элементов обычной жидкостной макросистемы, в микросистеме имеется сеть микролотковых каналов. Жидкостная микросистема может качать, смешивать, нагревать, разделять или выполнять иные функции внутри микроканальной сети. Главная особенность в том, что функциональное управление полностью встроено в сам микроканал.

Microforging — микроковка. Технологический процесс микрообработки, в котором для получения желаемой формы микроизделия используются инструменты и механизмы для прессования и ударного воздействия на материал. Большинство микрокомпонентов не могут быть окончательно получены посредством микроковки, но она все же является одной из операций микрообработки. Типичный пример — производство стальных микрошариков для микроподшипников. Отрезанный круглый стальной микростержень первоначально подвергается микроковке, а точнее формообразованию сжатием (обработка давлением), затем для получения готового шарика микроподшипника применяю! шлифование, термическую обработку, полировку.

Microgripper — микрозахват, микрозажим. Микромеханическое устройство. Используется для удаленного управления работой (движением) катетера. Катетер — специальная трубка различного диаметра, длины, формы, изготовленная из различных материалов. Катетеризация — введение катетера в естественный канал или полость тела с диагностической или лечебной целями. При движении катетера бывает необходимо на малых участках изменить путь его движения (например, повернуть его в сторону под прямым углом). Доступ микрозажимов (микрозахватов) к катетеру обеспечивается через маленькие отверстия. Редко, но бывает, что под словом microgripper обозначают сам катетер.

Microgyroscopy — микрогироскоп. Микромеханическая система (3D чип). Фактически это сенсор для измерения угловой скорости. Типичное применение микрогироскопов: сенсор для ориентации робота в пространстве. Вращательный и вибрационный гироскопы основаны и работают на силе Кариолиса. Кольцевые лазерные и оптоволоконные гироскопы основаны и работают на эффекте Саньяка. Среди названных вибрационные гироскопы реализуются и применяются в миниатюризированном виде.

Microinjection Molding (MIM) — микролитьевая формовка, микролитье под (высоким) давлением. Получение отливок (изделий) в микроформе, в которую расплавленный материал (металл, пластмасса, резиновая смесь и др.) поступает под давлением, а после затвердевания в результате остывания или вулканизации приобретает конфигурацию внутренней полости микроформы. Применяется для получения сложных микроизделий с высокой точностью, например, в LIGA-технологии. См. micromolding.

Micromilling — микрофрезерование. В технологии микрообработки различают микрофрезерование (микрорезание): ионное, лазерное, химическое, а также с использованием микрофрез. В традиционной металлообработке фрезерование — это обработка материала резанием. В традиционной металлообработке фреза совершает вращательное, а заготовка — поступательное движение. См. также Ion beam milling.

Micromirrors — микрозеркапа. МОЭМС-изделия. Изготавливаются по МЭМС-технологии. Применяются для управления светом. Используются в оптических переключателях, проекционных дисплеях, в светоотражателях, а также в оптических телескопах. Основные производители: корпорация Applied MEMS (США), лаборатория Sandia (США), компания МЕМХ (США) и др. См. также MOEMS.

Micromolding — микроформовка. Технология получения микроэлементов (микроотливок, микроизделий) заданной формы путем заливки расплавленного материала (металл, пластмасса, резиновая смесь и др.) в шаблон (литьевую микроформу). Микроформовка использует такие методы, как сжатие, перенос, литье, обдувка для получения требуемой формы в металлическом шаблоне. В качестве исходных материалов применяют также полимеры и керамику. В LIGA-технологии микроизделия из пластика формируются в металлическом шаблоне с использованием технологии точной микроформовки. Типичный пример: низковязкий пластик дегазируется и подается в вакуумный шаблон (микроформу) под высоким давлением для предотвращения пузырения и полного заполнения маленьких пустот. Термическая обработка выполняется при высокой температуре и высоком давлении для затвердевания пластика, освобождения его от напряжений и компенсации усадки. Пластическая структур.!, полученная по этой технологии реактивного литья под давлением, может быть уже сама использована как шаблон для последующего получения металлических микроструктур. См. также Microinjection Molding (MIM).

Micron — микрон (микрометр). Единица толщины/длины, равная 10 6 м. 1 мкм = 103 нм.

Micro Optical Electro Mechanical Systems (MOEMS) — микрооптоэлектро- механические системы. Микросистема, в структуру которой встроены оптические микроэлементы. МОЭМС — уникальная технология, основными особенностями которой являются: групповой процесс изготовления микросистем; размер элементов в микросистеме порядка микрометра; возможность обеспечения точного и управляемого перемещения оптических элементов в микросистеме. Перемещение микрооптических элементов позволяет осуществлять динамическое управление лучом света. Это динамическое манипулирование светом может включать (амплитудную или по длине волны) модуляцию; временную задержку; дифракцию; полное отражение или просто пространственную переориентацию. Любые две или три эти операции можно комбинировать (совмещать) для выполнения сложных операций со световым лучом. Способности выполнять эти операции, используя миниатюризированные оптические элементы, — это одно из ключевых свойств, которое отличает

МОЭМС от классической физической оптики. Элементы микрооптоэлект- ромеханических систем: линзы, микрозеркала, стойки, штативы, дифракционные решетки, светоделительные пластины, световоды, модуляторы и др. Области применения МОЭМС: новые типы дисплеев, основанные на физическом движении отражающих микроповерхностей (модуляция света); активные корректоры; оптические кроссконекторы; фильтры ввода/вывода волнового мультиплексирования и др. Центры по исследованию, разработке и изготовлению МОЭМС: Калифорнийский университет (США), университет Рицумейкан (Япония), центр микроэлектроники IMEC (Бельгия), Токийский университет (Япония), университет Северной Каролины (США), Национальная лаборатория Sandia (США), корпорация NEC (Япония) и т.д.

Micropump — микронасос. Микромеханическое устройство, которое сдавливает (сжимает) и затем выталкивает из себя (транспортирует) некоторое микроколичество жидкости. В настоящее время большинство микронасосов изготавливают из кремния или стекла и используют технологию микрообработки для получения мембраны, совмешенной с микроактюатором. Примеры: мембранный насос с обратным микроклапаном, управляемый пьезоэлектрическим элементом, а также интегрированный насос, использующий актюатор теплового расширения вместе с микронагрсвателем. Насосы, всасывающие и выпускающие жидкость посредством деформации мембраны (диафрагмы), которая приводится в действие многослойным пьезоэлектрическим актюатором, могут управлять скоростью движения жидкости посредством изменения частоты привода акгюатора.

Microrelay — микрореле. Микроустройство для автоматической коммутации (соединения) электрических цепей по сигналу извне. Содержит группы электрических микроконтактов, которые замыкаются (или размыкаются) при изменении состояния релейного микроэлемента. Различают микрореле: тепловые, механические, электрические, оптические, акустические. Используются в микросистемах автоматического управления, контроля, сигнализации, защиты, коммутации и т.д. Релейный микроэлемент — простейшее переключающее устройство с двумя устойчивыми состояниями. Одно состояние скачком сменяется другим под влиянием внешнего воздействия, например, изменения температуры, давления, электрического напряжения, освещенности, звука. Пример: микрореле времени. Это микроустройство, микроконтакгы которого срабатывают с некоторой задержкой во времени после получения управляющего сигнала. Задержку можно регулировать, влияя на скорость изменения физической величины, воздействующей на релейный микроэлемент.

Microscopic surgery — микрохирургия. Хирургические операции, выполняемые под микроскопом, стереоскопом, на микроуровне, с микронной точностью. Микрохирургия практикуется в отоларингологии, офтальмологии, нейрохирургии, хирургии сосудов и т.д. В настоящее время наименьший уровень, который достигла микрохирургия, — это процесс сшивания артерий, вен и нервов с диаметром до 800 мкм с использованием микроиглы и нитки с диаметром до 20 мкм.

Microsensor — микросенсор. Общее понятие, применяемое для микроустройств, измеряющих физические и химические величины и изготовленных посредством технологии микрообработки. Микросенсоры бывают: сенсоры механических величин (измерение давления, ускорения, смещений, тактильные измерения и т.д.): сенсоры химических величин (измерение числа ионов.

содержания кислорода и т.д.); сенсоры электрических величин (измерение магнитных свойств, тока и т.д.); биосенсоры; оптические сенсоры. В современных микросенсорах сенсорная часть интегрирована с электронной микросхемой управления. Преимущества микросенсоров: уменьшение разрушения контролируемой среды; способность измерять локальные состояния на небольших участках; интеграция с электронной схемой; в МЭМС-уст- ройствах — это совмещение микросенсора, микроактюатора и схемы управления в едином чипе; уменьшение эксплуатационной мощности.

Microstructures — микроструктура. Архитектура микроустройства (полная или частичная), полученная из слоев осажденного материала.

Microsystem — микросистема. Трехмерная сложная система микроме! ро- вых размеров, изготовленная в едином технологическом процессе. Содержит, как правило, три основных компонента: сенсорное микроустройство, микроисполнительное устройство (собственно, это и есть SD-часть) и мик- ровычислительную часть. Пример: микрогироскоп (3D чип) для использования в системах точного наведения ракет на цель.

Microsystems technology — микросистсмная технология. Технология изготовления МЭМС- и МОЭМС-изделий. Обобщенное, очень широкое понятие. Технология микрообработки.

Microswitch — микропереключатель. Микроисполнительное устройство. Электрический микропереключатель служит для коммутации различных электрических цепей. К микропереключателям относятся микроконтроллеры, микротумблеры, пакетные микровыключатели и др. Снабжен логическими микроустройствами для быстрого выполнения «стандартных», заранее запрограммированных решений.

MicroTAS (MicroTotal Analysis System, mTAS) — система полного микроанализа. Это есть сочетание (интеграция) в одном микроустройстве всех этапов химического анализа — от взятия пробы и детектирования до обработки данных и выдачи логических рекомендаций. Пример: микроустройство для больных сахарным диабетом в виде одного чипа. Микросистема решает все перечисленные выше задачи.

Microtechnology — микротехнология. Технология, имеющая дело с материалами, структурами и изделиями микрометровых размеров.

Microtribology — микротрибология. Раздел трибологии, который на микроуровне изучает трение, виды смазки, износ и адгезию двух соприкасающихся тел, находящихся в движении. Трение подразделяется на два основных типа: сухое и жидкое. Причем жидким трение считают даже тогда, когда на поверхности образуется очень небольшая (в несколько атомарных слоев) пленка жидкости. В результате адсорбции это происходит практически всегда, исключения составляют следующие случаи: гидрофобные поверхности контактирующих поверхностей; трение в вакууме; случаи, когда в результате большой нормальной нагрузки слой жидкости вытесняется из площади контакта, поверхности вступают в непосредственный контакт и, фактически, реализуется механизм сухого трения. Жидкое трение существенно зависит от толщины слоя жидкости. При пленке в один мономолекулярный слой трение мало отличается от сухого. Если монослоев два-три. то рассеяние энергии в фононном канале уже блокировано, и основную роль играет вязкость жидкого слоя. Для более толстых пленок начинают преобладать капиллярные эффекты, в результате которых неровности соприкасающихся поверхностей притягиваются друг к другу, если их попытаться сдвинуть.

В случае сухого трения считается, что при скольжении трущихся поверхностей микронеровности задевают друг за друга. При преодолении этих препятствий возникают атомарные вибрации, которые в виде фононов рассеиваются, унося энергию. Кроме того, при разрыве адгезионных свя зей, возникающих между выступами соприкасающихся поверхностей, в металлических образцах образуются нары электрон-дырка, на возникновение которых также затрачивается энергия (этот эффект значительно слабее, чем фононное рассеяние). В случае мягких образцов возможно и разрушение микронеровностей, так называемое «пропахивание». В этом случае механическая энергия расходуется на разрушение атомарных связей. В микротрибологии часто встречается так называемый эффект прилипания-скольжения. Сила трения при движении поверхности относительно другой силы трения имеет пилообразный профиль, она неравномерна. Прилипнув к одной «точке» на соседней поверхности (выступу) в результате адгезии, капиллярных сил и т.п., сложно оторваться от нее, для это требуется преобладающая сила. Оторвавшись, выступ перескакивает к другой такой точке, возле которой снова прилипает на некоторое время и т.д. При проектировании МЭМС-устройств чрезвычайно важно учитывать микротрение.

Microtweezer — микропиниет (от франц. «щипчики»). Микроисполни- тельное устройство. Состоит из «пружинящей» по отношению к основанию микропластинки. Предназначен для захватывания и удержания объектов мик- рометровых размеров. Широко применяется в микрохирургии. Изготавливается по технологии поверхностной микрообработки с жертвенными слоями.

Microvalve — микроклапан (от нем. «крышка, заслонка»). Микромехани- ческое устройство дтя управления потоком газа или жидкости в микроканале за счет изменения площади проходного сечения. Сечение микроканала составляет несколько микрометров. Различают запорные и регулировочные микроклапаны. Пример: клапан для управления потоком газа состоит из многослойного пьезоэлектрического микроактюатора и мембраны. Для управления высоковязкими жидкостями, такими как кровь, необходимо расширять микроканал и увеличивать ход вентильного микропривоца. Для этого используют спирали из сплавов с памятью формы и смещенные пружины.

Microwave — микроволна. Радиоволны миллиметрового, сантиметрового и дециметрового диапазона длин волн. В англоязычной литературе термин означает: радиоволна с частотой выше 1 ГГц (длина волны менее 30 см). Микроволновый источник энергии (электропитания) — это один из методов беспроводной передачи энергии для микромашин. Эффективная передача возможна при использовании металлических труб в качестве волноводов. Микроволны, выходящие из генератора, распространяются по внутренней части трубы и принимаются антенной, размещенной на микромашине. Затем микроволны в модуле преобразования энергии конвертируются непосредственно в электрический ток. Этот модуль является источником питания для микромашины. Кроме того, микроволны используются в микромашинах как средства связи и как канал передачи информации.

Miller index — индексы Миллера. Это фигуральный вектор для представления (описания) расположения определенной атомной плоскости в кристаллической решетке вещества. Описание расположения любой плоскости состоит из набора трех целых чисел. Индексы Миллера, по определению, пропорциональны длинам отрезков, отсекаемых определенной плоскостью

решетки на выбранных осях л; у, z:. Примеры: плоскости (111), (100), (211) и др. Свойства полупроводниковых материалов различны по разным кристаллографическим плоскостям. Эго строго учитывается при разработке технологических процессов изготовления микроизделий.

Modification — модифицирование. Так называют технологию обработки, которая модифицирует физические или химические свойства вещества. Один из примеров: модифицирование полимеров. Последнее представляет собой направленное изменение свойств полимеров путем регулирования их надмолекулярной структуры (введение зародышей кристаллизации, термическая обработка) или изменения химического состава молекулы (введение реакционноспособных групп и др.). Применяется, например, для повышения ударной прочности пластмасс, облегчения крашения химических волокон. Другой пример: модифицирование металлов. Это введение в металлические расплавы модификаторов — веществ, небольшие количества которых (обычно не более десятых долей процента) способствуют кристаллизации структурных составляющих в измельченной или округлой форме. Последнее улучшает механические свойства металла. Модификаторы: магний, фер- росицилий, алюминий, некоторые лантаноиды и др. Модификации в биологии (микробиологии) — это наследственные изменения признаков организма (микроорганизма). Такие изменения могут возникать под влиянием изменяющихся условий внешней среды (температуры, влажности и др.). В технологии микрообработки известны следующие процессы, вызывающие локальную модификацию полупроводников: локальное легирование сфокусированным ионным лучом; лазерное легирование, включая фазовое превращение, такое как формирование монокристалла; ионная имплантация; ионное микширование (смешение). Пример: модифицирование осажденного из газовой фазы аморфного кремния и перевод его в поликристалли- ческий кремний в результате лазерной микрообработки. Перекристаллизация происходит при нагреве структур. Однако температура кристаллизации сильно зависит от легирующих добавок и примесей в аморфном кремнии. Примеси кислорода, азота и углерода достаточно сильно и до определенной степени стабилизируют аморфное строение пленки. Мышьяк тоже стабилизирует, но в заметно меньшей степени. Другие примеры из технологии микрообработки: имплантированные слои могут быть подвергнуты лазерному отжигу, при этом имплантированные аморфные слои перекристаллизуются в течение нескольких секунд при температуре 800°С по механизму твердофазной эпитаксии. В технологии быстрого термического отжига нагрев осуществляют: лучом импульсного лазера (время обработки несколько пикосекунд); импульсными электронными пучками; импульсными ионными пучками; сканируемым электронным лучом; сканируемым лучом лазера непрерывного действия; высокоинтенсивной имплантацией; широкополосными спектральными источниками (высокоинтенсивными лампами).

Modified Nodal Analysis (MNA) — усовершенствованный узловой анализ. Усовершенствованный узловой анализ применяют для моделирования электрических схем с пассивными элементами, независимыми источниками тока (и напряжения) и активными элементами. В результате формируется матрица следуюшего вида: [А] х [А] = [Z\. Для электрической схемы с N узлами и М независимыми источниками напряжения матрица А имеет размер (N + М) х (N + М) и состоит только из известных величин. (N х А)-часть матрицы в левом верхнем углу имеет только пассивные элементы; элементы, соединенные с землей, входят только в диагональ; элементы, не соединенные с землей, располагаются как на диагонали, так и за ее пределами. Оставшаяся часть матрицы А (не включенная в (Nx /V-верхний левый угол матрицы) содержит только 1, —1 и 0. Другие значения возможны, если есть такая зависимость от источников гока и напряжения. Матрица X — это ((N + М) х 1)-вектор, который содержит неизвестные величины (узел напряжений и токов через независимые источники напряжения). Верхние N элементов — это N узлов напряжений. Нижние М элементов представляют токи через Мнезависимых источников напряжения в электрической цепи. Матрица Z— это ((/V + М) х 1)-вектор, который содержит только известные величины. Верхние N элементов — это или нулевые, или сум ма и разница независимых источников тока в электрической цепи. Нижние М элементов представляют М независимых источников напряжения в электрической цепи. Электрическая схема рассчитывается простой операцией над матрицей: [А] = \AY' х [Z]. Применяется усовершенствованный узловой анализ, например, в Sugar (САПР МЭМС).

Modular System for Constraint Nonlinear Microsystem Optimization (MOSCITO) — модульная система для оптимизации ограничения нелинейности микросистемы. Главная идея — разделить цикл оптимизации в модульную конструкцию. Для каждой задачи — генерация модели, моделирование, расчет ошибки и оптимизация — существуют разнообразные модули. Например, программы моделирования ANSYS, Saber и Mat-lab/Simuiink интегрируются посредством программных интерфейсов и генераторов модели. Различные модули могут быть собраны для процесса оптимизации конкретной проблемы. Вследствие унифицированности интерфейсов ими можно гибко и эффективно обмениваться, например применять различные методы оптимизации подходов к проблеме. В настоящее время доступны к использованию несколько алгоритмов оптимизации (например, квазиалгоритм Ньютона, метод сопряженных градиентов, метод Пауэлла, симплекс-метод Нелдера — Мида и др.). Их число может возрасти до 20. Модули згой системы можно соединять посредством Интранет или через Интернет. Так поддерживается совместная работа проектировщиков и экспертов по оптимизации.

Mohs’ scratch hardness — твердость по шкале Мооса. Твердость — сопротивление твердого тела вдавливанию или царапанию. При вдавливании твердость равна нагрузке, отнесенной к поверхности отпечатка. Вдавливается стальной шарик (метод Бринелля) или алмазная пирамидка (методы Роквела и Виккерса). Иногда твердость измеряется высотой отскакивания шарика. В минералогии твердость оценивают по шкале Мооса (немецкий минеролог). Шкала Мооса (минералогическая шкала твердости) — набор эталонных минералов для определения относительной твердости методом царапания. В качестве эталонов приняты 10 минералов, расположенных в порядке возрастающей твердости: 1 — тальк, 2 — гипс, 3 — кальцит, 4 —флюорит, 5 — апатит, 6 — ортоклаз, 7 — кварц, 8 — топаз, 9 — корунд, 10 — алмаз.

Molecular dynamics - молекулярная динамика. Динамика, которая объясняет макроявления с одновременной характеристикой микромира, в частности его молекулярного движения. Это попытка охарактеризовать (объяснить) молекулярное движение на основе законов классической динамики. Метод молекулярной динамики основан на численном решении классических уравнений движения частиц в некотором выделенном объеме среды. Все частицы, находящиеся в выделенном объеме (молекулярно-динамической ячейке), взаимодействуют друг с другом посредством заданного потенциала взаимодействия. Метод молекулярной динамики позволяет рассчитать любое свойство системы — как термодинамическое (например, энергию, давление, энтропию), так и кинетическое (коэффициенты диффузии, частоты колебаний атомов).

Molecular Beam Epitaxy (МВЕ) — молекулярно-лучевая эпитаксия. Технология осаждения эпитаксиальных пленок полупроводников посредством испарения материалов при низком давлении порядка 10 () мм Hg (1 мм рт.ст. = = 133,322 Па). Позволяет изготавливать эпитаксиальные структуры с высокой точностью по толщине и почти идеальной стехиометрией. Последнее объясняется относительно невысокой скоростью технологического процесса и возможностью буквально послойного формирования осаждаемых пленок: атом за атомом встраивается в кристаллическую решетку. Чаше всего по этой технологии получают эпитаксиальные пленки сложных А^Б5 и АЪБ6 полупроводников. Примеры: получение InGaAsP, InGaAs и др. для оптической и квантовой электроники.

Molecular layer epitaxy — послойная эпитаксия на молекулярном уровне. Другими словами, молекулярная послойная эпитаксия. Это управляемый рост кристаллического слоя. Технология позволяет получать монослои полупроводниковых материалов с высокой стехиометрией и высоким кристаллографическим совершенством. Особенно важна в А3Б5 и А2Б6 технологии.

Monte-Carlo method — метод Монте-Карло. Относится к имитационному моделированию, в котором при расчете какой-либо системы воспроизводится и исследуется поведение всех ее компонентов. Если поведение системы достаточно сложно и нет возможности описать его строгими математическими формулами, то необходимо поставить определенное число экспериментов (случайных испытаний) с каждым из узлов этой системы. Это для того, чтобы оценить, как они (узлы) себя ведут. После определенного числа случайных испытаний получаем случайный вектор, в котором содержатся значения отклика узла системы на каждое испытание. Очевидно, что элементы этого вектора имеют некоторое распределение, описывающее поведение данного узла. Распределением называется совокупность значений, которые может принимать случайная величина, и вероятностей, с которыми она их принимает. Например, метод Монте-Карло используется для моделирования столкновений молекул газа на поверхности твердого тела. Молекулы случайно выбираются из огромного числа молекул газа, находящихся близ реальной области расчета. Движение выбранных молекул анализируется исходя из теории вероятности для определения поля течения (распределения скоростей и давления в потоке газа).

Moore’s law — закон Мура. Упрощенная формулировка: число транзисторов на кристалле удваивается каждые 18 месяцев. Закономерность получена в 1965 года Гордоном Муром (Gordon Moore, США) на основе анализа графика роста производительности микросхем запоминающих устройств.

MOSIS (Metal Oxide Semiconductor Implementation System) — так обозначается коммерческий сервис фирмы MOSIS Service, оказывающей услуги по разработке, созданию опытного образца и изготовлению небольшой партии микроизделий. Фирма расположена в штате Калифорния в университете Южной Каролины (США). Обеспечивает разработчикам самые последние микроэлектронные технологии, относительно дешевые опытные образцы проектов СБИС, проводит исследования по моделированию устройств

и схем, тестированию микроизделий, надежности полупроводниковых пластин. Проводит обра:ювательные программы по проектированию СБИС. Сервис отличается достаточно невысокой стоимостью. В основном предназначен для разработчиков специализированных СБИС.

Movable part — подвижный узел. Это та часть микроустройства, которая не закреплена жестко ни в одном из его узлов и может свободно перемещаться либо вращаться. Например, слайдер (ползунок) в микроактюаторе на поверхностных акустических волнах перемещается от одного встречно- штырьевого преобразователя к другому при сооб| цении ему энергии поверхностной акустической волны.

Moving mask lithography process — литография с двигающейся маской (шаблоном). Одна из разновидностей технологии рентгенографии (один из технологических приемов, способов). Обеспечивает получение наклона боковой стенки в микроструктуре из полиметилметакрилата. Достигается посредством перемещения рентгеношаблона параллельно подложке, с нанесенным на нее рентгенорезистом, в ходе рентгеновского экспонирования.

Multidomain system — мультифизическая система, многофакторная система. Это система, где механические, электрические, тепловые и оптические явления следует детально рассматривать как на уровне компонентов, так и с системной точки зрения, когда компоненты соединены вместе. МЭМС и другие микросистемы относятся к мультифизическим системам. Моделирование переходов между разными физическими областями (например, с использованием метода аналогий) позволяет мощные симуляторы, разработанные для одной области, применять в другой области (например, применять Spice для моделирования механических систем). Для моделирования мультифизических систем используют различные математические методы: дифференциальные уравнения в частных производных; обыкновенные дифференциальные уравнения; дифференциально-алгебраические уравнения. Существует базовый подход для моделирования мультифизических систем, например, сложных МЭМС: разбиение системы на подсистемы и дальнейшая детализация на компоненты; моделирование поведения компонентов; симуляция целой системы, отмоделированной со связями всех компонентов, одним симулятором. Практичность данного подхода зависит от выбора наиболее подходящего метода моделирования и выбора оптимального симулятора под каждый уровень абстракции или для каждой физической области.

Multipole — многополюсник, МЭМС-изделие. Представляет собой готовый участок электрической цепи, который можно подсоединять к другим ее участкам, но только определенными точками. Они называются полюсами (зажимами). Примеры: двуполюсники, четырехполюсники и др.

Multi-User MEMS Process (MUMPs) — многопользовательский МЭМС- процесс. Так называется одна из разновидностей технологического процесса изготовления МЭМС-изделий методами и приемами поверхностной микрообработки с использованием трех слоев поликристаллического кремния. Технологический процесс разработан в Калифорнийском университете в конце 80-х — начале 90-х годов XX века. Сейчас это коммерческая технология, предлагаемая исключительно фирмой Cronos (США). Cronos обеспечивает заказчиков, которыми являются промышленные и университетские сообщества, рентабельной и проверенной временем технологией поверхностной микрообработки. Этот процесс имеет следующие обычные характеристики стан

дартного микромашинного процесса: поликремний используется как структурный материал; осажденный оксид кремния используется как жертвенный слой; нитрид кремния используется как слой электрической изоляции между поликремнием и подложкой; металл (обычно золото) — это верхний слой микроустройства и он может быть использован в качестве проводящего слоя. Для примера рассмотрим изготовление по MU MPs-технологии электростатического микромотора. Это микроустройство включает в себя все перечисленные выше слои. Для того чтобы сделать разработанный технологический процесс как можно более универсальным (базовым), в MUMPs-технологии строго зафиксированы все толщины слоев, а также их функции. Все проектировщики МЭМС должны придерживаться и следовать этим определенным правилам проектирования. Эти определения и правила проектирования ограничивают конструкторов в разработке более сложных микроустройств, но они все равно делают возможным получение большого числа различных проектов (чипов) в стандартизированном технологическом цикле. Кроме того, такая стандартизация процесса производства чипов снижает стоимость их изготовления и позволяет из-за этого большему числу разработчиков все же реализовыватьсвои проекты. MUMPs-процесс начинается с использования кремниевой подложки и-типа диаметром 100 мм и удельным сопротивлением 12 Ом-см. Эта подложка сильно легирована фосфором для предотвращения или уменьшения прохода заряда к ней от электроста тического микроустройства, расположенного на ее поверхности. Далее, слой нитрида кремния толщиной 600 нм осаждается на пластины в качестве слоя электрической изоляции. Затем осаждается поликремниевая пленка Poly О толщиной 500 нм. Слой Poly О используется как поверхность «земли» и для связи. Рисунок Poly О формируется с помощью фотолитографии. Процесс включает в себя нанесение фоторезиста на подложку, экспонирование фоторезиста через соответствующую маску (фотошаблон), обработку экспонированного фоторезиста, создание желаемого рисунка для последующего травления и последующего переноса изображения на нижележащий слой. После фотолитографии слой Poly О травится в специальной системе. Затем осаждается жертвенный слой из фосфоросиликатного стекла (PSG) толщиной 2 мкм с последующим его отжигом. Слой PSG, названный в технологии как First Oxide (первый оксид), будет удален в конце всего MUMPs-процесса для освобождения (открытия) первого механического слоя поликремния. Этот жертвенный слой можно сформировать с применением фотошаблонов (масок) Dimple (Окно) и Anchor 1 (Якорь 1). После формирования изображения по первому оксиду осаждается первый структурный слой поликремния (Poly I) толщиной 2 мкм. Затем на слое поликремния литографией формируется изображение с помощью маски (фотошаблона), спроектированной для формирования первого структурного слоя Poly 1. Затем Poly 1 травится. Потом осаждается и подвергается отжигу второй слой PSG (Second Oxide — второй оксид). Рисунок на втором оксиде может быть получен для разных целей двумя разными масками (фотошаблонами): либо Poly 1 Poly 2_VIAgt; либо Anchor 2. Фотошаблон Poly l Poly 2 VIA используется при травлении во втором оксиде окна к слою Poly 1. Окна эти необходимы для получения механических и электрических соединений между слоями Poly 1 и. Poly 2. Затем осаждается второй структурный слой Poly 2 толщиной 1,5 мкм. После формирования топологического рисунка в Poly 1 изображение формируется на структурном слое Poly 2 (с использованием второго спроектированного фотошаблона Poly 2). Слои Poly 1 и Poly 2 — это

механические структурные слои MUMPs-процесса. Поэтому они оба могут быть получены травлением первого и второго оксида в конце процесса. Металлический слой толщиной 0,5 мкм — это последний осаждаемый слой в процессе MUMPs. Он может предназначаться для тестирования; формирования металлизации микроизделия; организации электрической связи; создания зеркальной поверхности с высоким отражением. Металлическая разводка формируется литографическим процессом с помощью маски (фотошаблона), называемой Metal (металл). Реализовать этот процесс МЭМС-проектиров- щики могут на собственном оборудовании. На завершающей стадии для окончательного получения готовых чипов выполняются следующие шаги. Сначала чипы погружаются в ацетон на 3 мин и затем в деионизированной воде выдерживаются 30 с. Эти две операции должны снять (]эоторезист. После этого чипы помещают в 49%-ный травитель (плавиковую кислоту) на 1,5—2 мин для вытравливания оксида. Затем выдерживают несколько минут в деионизированной воде, а потом — в спирте 2 мин. Для снижения трения последние 10 мин чипы выдерживают при температуре до 110°С.

Murphy-Seeds model — модель Мэрфи-Сидса. Модель для прогнозирования процента выхода годных полупроводниковых пластин с микроизделиями. Предсказывает распределение плотности дефектов вдоль пластины и от пластины к пластине. Например, вероятный выход годных монолитных ин-

\2~

тегральных схем составляет Р = 0,5 е

выход годных пластин; А — площадь кристалла монолитной ИС; D — плотность дефектов.

N

Nanometer — нанометр. Единица толщины/длины, равная 1(Г9 м. 1 нм = 10 Е.

Nanotechnology — нанотехнология. Технология, позволяющая создавать устройства (элементы устройств), размеры которых составляют от 0,5 нм до 0,1 мкм.

Native oxide — естественный оксид (окисел). Слой Si02 в виде очень тонкой пленки, образующейся на кремниевой подложке под воздействием комнатной температуры, воздуха, влаги или воды. Обычно составляет от нескольких до десятков ангстрем. Технология требует удаления естественного оксида, например, перед формированием металлизированных слоев для получения омических контактов к кремнию.

Negative lithography — негативная (обратная) литография. Перенос на поверхность подложки изображения, противоположного (обратного) изображению на маске (на фоторезисте).

Negative resist — негативный резист. При использовании негативного фоторезиста участки, которые были освещены (подвержены экспонированию), закрепляются и остаются после проявления.

N-epi — эпитаксиальный слой, легированный примесью n-типа проводимости. Для Si — это легирование Р, As или Sb.

Netlist — список (таблица) элементов. Компьютерный файл, перечисляющий все элементы схемы (микросхемы) вместе с узлами, с помощью которых они связаны между собой. Это своего рода спецификация (список) элементов схемы (микросхемы). Например, такой список элементов фор

мируется в программной среде SPICE (Simulation Program with Integrated- Circuit Emphasis).

Nitinol (nickel titanium alloy) — нитинсш. Сплав никеля с титаном. Обладает суперупругостью, памятью формы, высокой устойчивостью к коррозии, биосовместимостью. Используется при создании минимально инвазивного хирургического оборудования, например в эндоскопах. Инвазивность — способность возбудителей инфекционных заболеваний (вирусов, бактерий и др.) проникать в организм человека и распространяться в нем.

Nitric acid (HN03) — азотная кислота. Сильный окислитель. Используется в виде растворов для жидкостного травления металлов и для очистки кремниевых подложек.

Nitride — нитрид. Соединения азота с более электроположительными элементами, главным образом с металлами. По строению и свойствам нитриды подразделяются на три группы: солеобразные, ковалентные, металлоподобные. Например, соединение аммиака и моносилана используется в процессе химического осаждения из газовой фазы для формирования электроизоляционных (непроводящих) тонких пленок нитрида кремния: NH3 + SiH4 -gt; Si3N4 + Н2. Пленки нитрида кремния от личаются химической инертностью и применяются, например, для создания изопланарной изоляции элементов СБИС и в LOCOS-процессе.

Nitrogen — азот, атомный символ N. Химический элемент V группы периодической системы Д.И. Менделеева. Атомный номер 7, атомная масса 14,0067 а.е.м. Удельный вес 0,972 кг/м3. N2 — бесцветный газ, не имеет запаха, вкуса, очень мало растворим в воде. Азот широко используется в технологии ИС как инертный продувочный газ (для продувки) вследствие своей низкой стоимости. Однако его следует использовать осторожно, потому что при некоторых условиях он начинает вступать в реакцию с другими веществами. Например, при температуре gt; 950°С азот будет реагировать с кремнием, формируя нитрид кремния в среде, обедненной кислородом. Поэтому, когда в диффузионной печи температура gt; 950°С, обычно добавляют небольшое количество кислорода для подавления формирования нитрида кремния.

Nitrous oxide (N20) — закись азота. Нетоксичный, не воспламеняющийся газ, используемый в комбинации с моносиланом в процессе химического осаждения из газовой фазы для получения слоев оксинитрида кремния и Si02. Закись азота используется для выращивания подзатворных оксидов высокого качества.

Nodal analysis — узловой анализ. Относится к методологии структурного проектирования. Используется для разработки точных, заранее предопределенных блоков. Состоит из следующих этапов: декомпозиция (разбивка) схемы на N устройств; моделирование каждого устройства посредством простых дифференциальных уравнений с коэффициентами, параметризированными исходя из геометрии устройства и свойств материала, полученных в ходе практических измерений или из спецификации (возможностей) используемого технологического процесса; соединение устройств в узлы и решение результирующих связанных (сложных) дифференциальных уравнений в стандартных микроэлектронных симуляторах. Иногда в некоторой научно-технической литературе понятие «узловой анализ» относится к физико-химическому анализу кристаллической ст руктуры веществ, а также элементов, находящихся в узлах кристаллической решетки. Пример: узловой анализ вещества GaAlAs или определение межузельного расстояния в 1фисталлической решетке кремния.

Node — узел. Элемент кристаллической решетки вещества.

Noise density — интенсивность звука (шума). Интенсивность звука — средняя по времени энергия, которую звуковая волна переносит в единицу времени через единицу поверхности, расположенную перпендикулярно к направлению распространения волны. Однако в англоязычной литературе по МЭМС-тематике под этим выражением чаще понимают «величину шумовых сигналов». Величина шумового сигнала — это минимальный разрешенный сигнал сенсора при комнатной температуре и номинальном напряжении. Шумовой сигнал — это флуктуации тока и напряжения относительно их среднего значения. Флуктуации возникают в результате дробового эффекта (неравномерность диффузии электронов в полупроводниках), а также в результате теплового движения носителей заряда в полупроводниках.

Non-contact handling — бесконтактное, дистанционное управление. Бесконтактный захват и перемещение объектов, например, в магнитном или электростатическом поле.

Nonlinearity — нелинейность. Отклонение от линейной зависимости (в виде прямой линии) выходного сигнала устройства от входного параметра. Пример из нелинейной оптики: в условиях сильных световых полей поляризация среды начинает нелинейно зависеть от напряженности электрического поля световой волны. Нелинейная акустика изучает свойства звуковых волн большой амплитуды (интенсивности). В условиях нелинейности прямая линия может быть определена лишь при использовании конечных точек зависимости (другое название — терминальных, концевых точек зависимости), а также методом аппроксимации. Аппроксимация — замена одних математических объектов другими, более простыми и близкими к исходным (замена кривых линий близкими к ним ломаными).

Notch — выемка, метка, насечка. Специально созданная технологическая насечка на торце подложки. Насечка ориентирована так, чтобы диаметр, проходящий через центр насечки, был параллелен определенному кристаллографическому направлению. Применяется в технологии для одинакового ориентирования пластин в реакторе при выполнении какого-либо критичного технологического процесса.

Novolak — новолак. Новолачная смола. Аморфный полимерный лак. Термопластичная фенол-формальдегидная смола. Отверждается только в присутствии специальных реагентов — отвердителей. Используется в формовке, при соединении (склеивании) материалов, а также при выполнении электрической изоляции, например, между слоями многослойной металлизации или для бескорпусной сборки изделий.

Numerical Aperture (NA) — числовая апертура. Параметр, определяющий геометрию линзы объектива, используемую в проекционной фотолитографии. Определяет способность линзы собирать свет, дифрагированный от маски/промежуточного фотошаблона.

N-well — «-карман. Локальная, диффузионно созданная область чипа, легированная примесью и-типа, в теле которой, как «в кармане», формируются р-канальные МОП-транзисторы и устройства.

О

Ohmic contact — омический контакт. Контакты между металлическими пленками и полупроводниковой подложкой в основном являются выпрямляющими (другое название — омическими). Контакт имеет низкое сопротивление. Характеристики контакта подчиняются закону Ома: сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению контакта. В микроприборах, где необходимо, чтобы контакт обладал характеристиками диода, должен быть создан барьерный переход. В других случаях у контакта должно быть малое сопротивление. Примеры омических контактов к Si: PtSi — Si, AlSi — Si, A1 — Si, контакты на основе Си и др.

Operating temperature — рабочая температура. Мера измерения — градусы Цельсия. Это диапазон температур, в рамках которого устройство будет соответствовать техническим требованиям, например, от —50 до +125°С.

Optical attenuator — оптический аттенюатор. Пассивное радиотехническое устройство, например, в виде волновода. Предназначен для понижения напряжения, мощности или амплитуды сигнала без существенного искажения формы сигнала.

Optical lithography — оптическая литография. Эта технология использует линзы и свет для точного проецирования и экспонирования изображения маски на покрытую фоторезистом полупроводниковую пластину.

Optical Proximity Correction (ОРС) — оптическая корректировка близости. Фотолитографическая операция, которая представляет собой выборочное изменение изображения элемента и превращение его в изображение сетки. Цель — компенсация дифракции света и его интерференции между близко расположенными топологическими элементами.

Optical pyrometer — оптический пирометр. Прибор для бесконтактного измерения температуры. Действие пирометра основано на использовании теплового излучения нагретых тел. Широко применяется в технологии микрообработки.

Optoceramic materials — оптокерамические материалы. Класс запатентованных корпорацией Corning (США) материалов, обладающих высоким элек- трооптическим коэффициентом. Пример: легированные редкоземельным металлом эрбием пленки фторидного стекла. Изготовляют эти материалы, используя процесс химического осаждения из газовой фазы. Эти материалы применяются для уменьшения размеров оптических микроустройств за счет своих уникальных свойств. Такими свойствами являются: высокий элект- рооптический коэффициент (в 100 раз лучше, чем у LiNbO,), быстрый элек- трооптический отклик, высокая прозрачность в широком диапазоне длин волн (500—7000 нм), очень малые оптические потери, керамическая выносливость и т.д.

Ordinary Differential Equations (ODEs) — обыкновенное дифференциальное уравнение. Связывает значение функции со значениями ее производных по одной переменной в некоторой точке. Обыкновенным дифференциальным уравнением называется уравнение вида F(х, у, у',..., у(п)) = 0, где F — известная функция, х — независимая переменная, у = у(х) — неизвестная (искомая) функция, п — порядок уравнения. Так, примером простейшего дифференциального уравнения является уравнение у= у', решением которого является экспонента у = ехрх Обыкновенные дифференциальные уравнения используются для математического моделирования микроустройств на разных уровнях, например, для описания на системном уровне.

Osmosis — осмос. Движение (поток) жидкости через полупроницаемую мембрану из раствора с более высокой концентрацией в раствор с меньшей концентрацией. Полупроницаемая мембрана — диафрагма, пропускающая вещество (молекулы или ионы) преимущественно только в одну сторону.

Движение (поток) происходит до тех пор, пока не сравняется концентрация жидкости по обе стороны мембраны. В отличие от диффузии, в случае осмоса состояние химического равновесия между двумя граничащими растворами достигается посредством потока скорее растворителя, чем растворенного вещества. Характеризуется осмотическим давлением. Оно равно избыточному внешнему давлению, которое следует приложить со стороны жидкости (раствора), чтобы прекратить осмос. Играет важную роль в физиологических процессах. Его используют при исследовании биологических структур.

Outgassing — дегазация. Освобождение материалов от абсорбированных газов или паров с помощью нагревания или в вакууме. Пример: отжиг графитовых подложкодержателей эпитаксиальных реакторов в Н2 при 1250°С для удаления из графита газов перед нанесением на поверхность подложко- держателя газоплотной пленки карбида кремния SiC.

Overlay — наложение, перекрытие, перекрывание. В фотолитографии - это наложение рисунка с маски (фотошаблона) на уже существующий рисунок на подложке. Более широко — это перекрытие (степень перекрытия) одного рисунка другим, наложенным сверху. Теоретически перекрытие (степень перекрытия) может быть нулевым (рисунки в точности совпали), положительным или отрицательным (два последних случая — рисунки не совпадают и один вписывают в другой). На практике в МЭМС-технологии второй (верхний) рисунок обычно вписывают внутрь первого (нижнего). Особенно это касается точности вписывания фотолитографических меток одних слоев в фотолитографические метки других слоев.

Overlay budget — запас наложения. Фактически это допуск на смещение рисунков друг относительно друга. В литографии — это максимально допустимое смещение между новым, только что сформированным изображением в слое, и изображением в ранее полученном слое (см. Overlay). Чтобы уменьшить допуск на совмещение, необходимо свести к минимуму ошибку наложения, изменения размеров элементов и число отдельных этапов совмещения между критическими уровнями.

Oxidation — окисление, оксидирование. Процесс формирования окислов (оксидов) химических элементов. Например, окисление Si, поли-Si, оксидирование А1. При описании физико-химических явлений — это удаление одного или нескольких электронов в атоме химических элементов с передачей этих электронов атомам окислителя.

Oxygen — кислород. Газ, используемый в полупроводниковом производстве для окисления кремния или для формирования оксида, осажденного из газовой фазы. Примеры: Si + 02 -gt; Si02; SiH4 + 02 —gt; Si02 + Н20.

Р

Package — упаковка. Широкое понятие. Так называют: корпус для электронной детали или чипа; контейнер для транспортировки готовых микроизделий при продажах; контейнер для транспортировки полупроводниковых подложек или пластин при продажах; реже так называют защитный контейнер (тару) для межоперационной транспортировки пластин с одной технологической операции на другую и т.д. Корпус для электронной детали или чипа представляет собой керамическое, пластмассовое или металлическое (точнее, оксидированное) изделие с внешними выводами для обеспечения электрического доступа к внутренней части чипа. Корпус обеспечивает: распространение энергии и необходимых сигналов; рассеяние мощности;

электрическую связь; физическую и химическую защиту полупроводникового микроизделия (см. также Packaging).

Packaging — процесс упаковки, монтажа в корпусе. Так называется сложнейший технологический процесс сборки чипов электронных микроизделий в корпусе. Другими словами, это процесс посадки чипа в корпус, монтаж чипа в корпусе, герметизация корпуса (см. также Package). В технической литературе встречаются другие определения, например: Packaging — герметизация. Герметизация электронных микроизделий включает в себя: операции сборки на чипе (монтаж кристалла и выполнение проволочных соединений); технологические операции по изготовлению корпусов, в которые заключают кристаллы; измерение рабочих характеристик корпусов. Герметизация может значительно влиять на общую стоимость, рабочие характеристики и надежность герметизированных микроизделий. Расширение функциональных возможностей микроизделий, естественно, приводит к повышению числа входов-выходов на кристалле и, следовательно, к возрастанию числа выводов корпуса. Для кристаллов с повышенным числом входов-выходов требуются корпуса большого размера, которые часто рассеивают значительное количество тепла. При выпуске высококачественных корпусов предпочтение отдается керамическим корпусам на основе А1203. Одно из интересных направлений — корпуса из ВеО (берилиевая керамика), которая характеризуется высокой диэлектрической постоянной и средней теплопроводностью. Совершенствование технологического процесса сборки чипов в корпуса происходит непрерывно. Пример: разработка и применение сверхтонких корпусов (см. Flat pack).

Partial Differential Equations (PDFs) — дифференциальные уравнения в частных производных. Если z — Ах,у) ~ функция двух переменных х и у, то, :ификсировав для у какое-либо значение, можно дифференцировать z по х.

Полученная производная Щ- = /'. Аналогично определяются частные про-

dy

изводные высших порядков. С точки зрения механики производную можно использовать как скорость прямолинейно движущейся точки. Дифференциальные уравнения в частных производных имеют многочисленные применения при моделировании микроизделий и их микродеталей.

Passivation — пассивация, пассивирующий слой. Обычно это слой диоксида кремния SiOr Реже для специальных целей применяется: нитрид кремния Si3N4; оксинитрид кремния Si3N4-Si02; легированный двуоксид кремния, например P205 Si02; алюмосиликатное стекло Al203 Si02; различные многослойные комбинации слоев. В любом случае это всегда диэлектрические пленки. Пассивирующий слой осаждают последним после металлизации. Его используют для герметизации кристалла микроизделия в целях защиты последнего от загрязнения, влаги, от некоторых повреждений при сборке чипов в корпусе. В пассивирующем слое сформировано и протравлено изображение для получения контактных площадок.

Patterned etching — травление, формирующее изображение. Процесс травления, который использует маскирующий слой для формирования изображения на поверхности пластины, т.е. для удаления только избранных участков материала на пластине.

Pattern generator — генератор рисунков. Так называют генератор изображений оригиналов фотошаблонов. Эго такая технологическая система, которая получает информацию из САПР и генерирует шаблоны маски. Оборудование обычно имеет источник света, уменьшающие линзы, регулируемые отверстия и шаговую аппаратуру. Поясним. В производстве фотошаблонов значительные усилия инженеров были направлены на разработку интерактивных графических систем, с помощью которых можно электрически описать топологию микроизделия. Это так называемые системы машинного проектирования. Геометрическая топология воспроизводится на экране электроннолучевой трубки и видоизменяется с помощью светового карандаша для формирования желаемых размеров элементов схемы. Система машинного проектирования выдает выходные результаты в виде цифровых данных, записанных на магнитной ленте. Последняя используется для управления генератором изображений, формирующим топологический рисунок в масштабе 1 : 1 или 10 : 1. Технология и оборудование постоянно совершенствуются.

Pattern wafers — пластины со сформированным изображением. Это пластины, на которых уже сформировано изображение матрицы чипов в слое фоторезиста или постоянное изображение, протравленное в рабочих слоях на пластине.

Patterning — формирование изображения. Передача изображения с маски (фотошаблона) для нанесения этого изображения сверху на фоторезист, а затем — на пластину.

Pellicle — тонкая оболочка, пленка, мембрана. Тонкая, прозрачная пленка, которая герметизирует и предохраняет поверхность маски (фотошаблона или фотооригинала) от воздушных загрязнителей.

Perovskite — перовскит. Известен класс веществ, широко применяемых в функциональной микроэлектронике, а именно: ферромагнетики, сегнетоэ- лектрики, сверхпроводники. Общее у этих химических соединений то, что они имеют кристаллическую структуру типа перовскита. Перовскит — минерал подкласса сложных оксидов, СаТЮ3. Содержит примеси церия и других редкоземельных элементов, а также примеси Nb, Fe, Na. Твердость перовскита 6—7. По происхождению — магнетический.

Phase transition — фазовый переход. Другое название — фазовые превращения. Это переходы вещества из одной фазы в другую. В термодинамике рассматриваются только равновесные фазовые переходы. Различают фазовые переходы первого и второго рода. Фазовые переходы первого рода — это фазовые превращения, при которых плотность вещества, термодинамические потенциалы, энтропия меняются скачком, выделяется или поглошается теплота фазового перехода. Примеры: испарение, плавление и обратные им процессы — конденсация, кристаллизация, а также полиморфные превращения вешеств. При фазовых переходах первого рода в однокомпонентной системе зависимость темперагуры равновесного перехода от давления (кривая фазового перехода первого рода) определяется уравнением Клайперона — Клаузиуса. Фазовые переходы второго рода — это фазовые превращения, при которых плотность вещества, энтропия и термодинамические потенциалы не испытывают скачкообразных изменений, а теплоемкость, сжимаемость, коэффициент термического расширения фаз меняются скачком. Примеры: переход гелия в сверхтекучее состояние, железа из ферромагнитного состояния в парамагнитное (в точке Кюри).

Phonon — фонон. Это квант энергии звуковой волны, определяемый по аналогии со световыми квантами — фотонами. Одновременно это квазичастица, представляющая собой квант упругих колебаний среды. Понятие фонона играет важную роль в описании свойств твердого тела: кристаллическая решетка по тепловым свойствам аналогична газу фононов. Квантовые свойства звуковых волн в кристалле проявляются в том, что существует наименьшая порция энергии колебаний кристалла с данной частотой. Это и позволяет сопоставить звуковой волне в кристалле квазичастицы — фононы. Таким образом, квазичастицы — понятие в квантовой теории систем многих взаимодействующих частиц (кристаллов, жидкостей, плазмы, ядер- ной материи и т.д.); это кванты возбуждений, распространяющиеся в системе; подобно обычным частицам, они метут быть охарактеризованы энергией, импульсом, спином и т.д. Приближенно совокупность взаимодействующих между собой частиц оказывается аналогичной по свойствам идеальному газу квазичастиц. Концепция квазичастиц используется как в конкретных расчетах, так и для наглядного описания процессов в конденсированных средах. Понятие фонона играет важную роль при рассмотрении физических свойств кристалла (теплоемкости, теплопроводности, электросопротивления и др.) как энергии одного из возможных нормальных колебаний кристаллической решетки. Колебания кристаллической решетки разделяются на акустические и оптические. Акустические фононы — это кванты обычного звука в кристалле. Оптические фононы лежат в диапазоне более высоких частот, сравнимых с оптическими, и существуют в кристаллах со сложной структурой элементарной ячейки. Временные характеристики фононов: время инициации; время существования; время деградации; время оптимального проявления. Фононы взаимодействуют как между собой, так и с другими частицами (электронами проводимости, магнонами и т.п.), полностью или частично передавая им свою энергию; при этом возникают новые фононы, импульс и направление распространения которых отличаются от направления первичных фононов, т.е. имеет место рассеяние фононов. Спектром фононов и их взаимодействием определяются тепловые свойства кристаллов: теплоемкость, теплопроводность, тепловое расширение и др. Следствием взаимодействия с тепловыми фононами является рассеяние когерентных фононов, от которого зависит поглощение звука в кристалле. Тепловые ([юнопы существуют в кристалле всегда. Наряду с ними могут быть возбуждены когерентные фононы — гиперзвуковые волны.

Phosphine — фосфин. Химическая формула РН3. Бесцветный, очень токсичный газ с неприятным запахом, температура кипения —87,42°С. Сильный восстановитель. Известен жидкий фосфин, называемый дифосфином, Р2Н4, температура кипения 56°С. Фосфин самопроизвольно воспламеняется на воздухе. РН3 используется как легирующий газ в ходе процессов осаждения из газовой фазы и как источник легирующей примеси для ионной имплантации. Примеры: эпитаксия Si с добавкой РН3 для получения эпитаксиальных пленок и-типа проводимости; получение борофосфоросиликатного стекла B203-P205-Si02 для его последующего оплавления и планаризации поликремниевых слоев. Фосфин транспортируется в баллонах под давлением 100 атм, но чаще всего в виде технологических смесей с Н2, Аг или Nr Концентрация РН3 в таких смесях составляет от нескольких десятых до нескольких единиц объемных процентов.

Phosphorus — фосфор. Атомный символ Р. Пятнадцатый элемент периодической системы Д.И. Менделеева. Атомная масса 30,91 а.е.м. Имеет кубическую кристаллическую решетку. Фосфор используется как донорная примесь для кремния, делая его и-типа проводимости. Фосфор используется не только для формирования эмиттерных и базовых областей биполярных транзисторов, но и для геттерирования быстродиффундируклцих примесей, таких как Си и Аи.

Photo-Acid Generator (PAG) — генератор фотокислоты. Так называют химическое вещество или химическую добавку, используемую в резистах, чувствительных к дальнему УФ-излучению. Это химическое вещество увеличивает чувствительность фоторезиста к дальнему УФ-излучению (200—300 нм против 310—450 нм для стандартной фотолитографии). Вещества: диарилио- диевые, триарилсульфониевые, простые ониевые соли, флоро-глюцинил, бен- зилсульфон и т.д. Эти добавки влияют на скорость растворения фоторезиста после экспонирования без дополнительных средств усиления реакции.

Photodiode — фотодиод. Это приемник оптического излучения, который преобразует попавший на его фоточувствительную область свет в электрический ток за счет процессов в р-я-псрсходс. Входит в состав МОЭМС-изделий и оптоэлектронных микросхем. Но может применяться и как дискретный прибор. Таким образом, это полупроводниковый диод, обладающий односторонней фотопроводимостью, возникающей при воздействии на него оптического излучения. Важнейшие характеристики фотодиодов (как фотоприемников): чувствительность (крутизна преобразования светового потока в электрическую величину — напряжение, ток); зависимость чувствительности от длины волны света; интенсивность собственного шума (темновой ток); частотный спектр собственного шума; инерционность (время установления фототока); собственная постоянная времени (она определяет максимальную частоту модуляции); интервал рабочих температур; напряжение питания; мощность питания; выходное сопротивление; размеры и др. Различают фотодиоды: обычные; с барьером Шоттки; р-/-я-фотодиоды; лавинные фотодиоды. Постоянная времени у обычных фотодиодов составляет 10 ~5—10 6 с, у фотодиодов с барьером Шоттки и /gt;-/-/7-фотодиодов — 10 '8—10 4 с. Когда требуется высокая фоточувствительность, применяются лавинные фотодиоды. Они обладают свойством усиления фототока. Основные материалы для фотодиодов: кремний, германий.

Photolithography — фотолитография. Базовая «свет-шаблон-фоторезист» технология, используемая для получения микроэлектронных и микросистем- ных устройств с определенными размерами и формами. Другое название — оптическая литография. В отличие от электроннолучевой, рентгеновской литографии и литографии в глубокой УФ-области, оптическая литография является наиболее широко распространенной в микроэлектронном производстве. И это несмотря на то, что оптическая литография имеет физические и технологические ограничения по разрешающей способности. Стандартная фотолитография проводится в спектральном диапазоне 310—450 нм с фактическим разрешением порядка 1 мкм. Непрерывное совершенствование технологического оборудования, фоторезистов, технологических приемов позволило с помощью фотолитографии получить размеры элементов, значительно меньшие 1 мкм. Это обусловило подавляющий приоритет фотолитографии перед другими разновидностями литографических процессов. Основными методами фотолитографического экспонирования являются: контактный; бесконтактный (другое название — с зазором) и проекционный. Последний метод экспонирования (так называемая проекционная печать) позволяет полностью исключить повреждения поверхности фотошаблона. Проекционные устройства печати, в которых изображение на шаблоне перемешается над поверхностью пластины, называют системами с непосредственным перемещением по пластине или фотоштампами. Такое технологическое оборудование называется пошаговыми мультипликаторами. Мировые производители этого оборудования: Nicon (Япония), Integrated Solutions, Inc. (США), «Планар» (Белоруссия) и др. В большинстве современных проекционных систем печати оптические элементы являются настолько совершенными, что их характеристики точности отображения ограничены дифракционными эффектами, а не аберрацией линз. Эти устройства печати называют системами с дифракционным ограничением. Современные фотолитографические устройства используют глубокий ультрафиолет с длиной волны от 248 до 193 нм и позволяют получать топографические элементы с размерами до 50 нм. Иммерсионная литография с высокими индексами (high-index immersion lithography) — последняя технологическая разработка литографии, использующей длину волны 193 нм. В 2006 г. компания IBM (США) продемонстрировала получение элементов с размерами менее 30 нм с помощью данной технологии. Резисты для фотолитографии могут быть как негативными, так и позитивными. Негативные фоторезисты обладают меньшей разрешающей способностью по сравнению с позитивными; имеют высокую чувствительность; их использование позволяет экспонировать большее число пластин в час; это повышение производительности экспонирующего оборудования может значительно уменьшить стоимость микроизделий. Позитивные фоторезисты проявляются значительно медленнее; это приводит к уменьшению производительности и увеличению стоимости микроизделий; однако эти резисты обладают более высокой разрешающей способностью.

Photomask — фотошаблон. Топологический рисунок микроизделия переносят на фоточувствительные стеклянные пластины, называемые фотошаблонами или просто шаблонами. Шаблоны изготавливают из стеклянных, покрытых эмульсией пластин или стеклянных пластин с твердым поверхностным покрытием. Все шаблоны, сформированные электронным лучом, имеют покрытия из твердых материалов, таких как хром, оксид хрома, оксид железа или кремний. Эти шаблоны дороже эмульсионных, но обладают значительно более высоким разрешением (много меньше 1 мкм).

Pliotopolymerization — фотополимеризация. Реакция, в ходе которой мономеры преобразуются в полимеры посредством экспонирования комбинации мономеров естественным или искусственным светом с катализатором или без него. Пример: в качестве негативного резиста при фотолитографии применяют циклополиизопре-новый полимер, смешанный с фоточувстви- тельным соединением. Сенсибилизатор, или фотоинициатор, активируется при поглощении энергии в диапазоне длин волн 200—450 нм. Активированный сенсибилизатор передает энергию молекулам мономера. Последнее способствует образованию полимерных связей между мономерами, а главное, образованию поперечных связей между цепочками полимера. Увеличение молекулярного веса полимера приводит к нерастворимости резиста в проявителе. Кислород препятствует протеканию реакции полимеризации. Поэтому экспозицию (фотополимеризацию) часто проводят в атмосфере Nr

Photoresist — фоторезист. Светочувствительный материал, используемый для переноса рисунка. В фотолитографической технологии производства СБИС, МЭМС и НЭМС различают фоторезисты: негативные, позитивные, многослойные и неорганические. Некоторые характеристики фоторезистов: получаемые разрешения при использовании позитивных фоторезистов lt; 1 мкм, негативных фоторезистов gt; 3 мкм; максимальная толщина позитивного резиста — несколько микрометров, негативного gt;10 мкм; стабильность: низкая для позитивного и хорошая для негативного; после воздействия экспонирующего облучения растворимость негативных фоторезистов в проявителе уменьшается, позитивных фоторезистов — увеличивается. Например, позитивный фоторезист — это новолак, негативный — полиизопрен. Многослойные фоторезисты: в связи с тем, что использование очень тонких пленок резиста приводит к улучшению разрешения, а согласно требованиям технологии изготовления микроизделий требуется применение толстых пленок, возникает необходимость в разработке систем многослойных резистов. Системы многослойных резистов могут быть разделены на две категории: когда не менее двух слоев используются в качестве резиста и эти слои экспонируются и проявляются; когда только один верхний слой служит резистом, а другие слои удаляют, при этом верхний резист служит шаблоном. Неорганические фоторезисты: резистами могут служить стеклообразные пленки германия GeSe. Применение резистов GeSe в системе многослойных резистов позволяет создавать микроизделия с размерами элементов много менее 1 мкм на существующих оптических литографических установках.

Photostrictive actuator — фотострикционный микроактюатор. Актюатор, который использует механическую деформацию от энергии излучения, вызванной поглощением света. PLZT-элемент (Lead-Lanthanum-Zirconate-Titanate, лантансодержащая керамика на основе титаната-цирконата свинца) — это пьезоэлектрический элемент. Он генерирует деформацию при приложении напряжения. Предполагается, что комбинирование этих эффектов преобразует световое излучение в механическую деформацию. Фотострикционные микроактюаторы обладают следующим преимуществом: им не нужен силовой кабель. Применяют такие микроактюаторы в качестве переключателей и фотоакустических устройств. Например, создан оптически управляемый переключатель, который усиливает десятки маленьких (в несколько десятков микрометров) оптических деформаций; при этом использует механизм усиления смещения. Недостаток данных микроустройств — это очень медленный отклик, до нескольких минут.

Photostrictive effect — фотострикционный эффект. Генерация деформации, вызванной облучением светом. Современная теория фотострикционного эффекта придерживается мнения, что ультрафиолетовое излучение, попадая на асимметричный пьезоэлектрический сегнетоэлектрик, возбуждает в нем электрическое поле вследствие фотогальванического эффекта, который, в свою очередь, вызывает механическую деlt;)юрмацию материала из-за пьезоэлектрического эффекта. Наиболее известное вещество, обладающее фотострикци- онными свойствами — это PLZT (лантансодержащая керамика на основе титаната-цирконата свинца).

Photovoltaic cell — фотоэлектрическая ячейка. Фотоприемник, в котором используется фотогальванический эффект — возбуждение электродвижущей силы вследствие облучения светом. Поскольку существует потенциал на интерфейсе (границе раздела), то через барьерный слой (такой, как р-н-переход в полупроводнике) возникает электрическое поле. Если фотон с энергией, большей, чем разность энергии между валентной зоной и зоной проводимости, попадет на границу раздела, он создаст электрон и дырку. Последние начнут движение друг от друга из-за наличия электрического поля на границе раздела, вызывая появление дополнительного потенциала (фотогальванический эффект). Высокое напряжение в микроустройстве можно получить путем интеграции (соединения) множества фотоэлектрических ячеек посредством технологии микрообработки. Фотоэлектрические ячейки используются в фотодиодах, фототранзисторах и солнечных батареях.

Physical Liquid Deposition (PLD) — физическое осаждение из жидкой фазы. Так называется технология получения тонких пленок какого-либо вещества на поверхности подложки. Технология основана на осаждении (физическом выделении) этого вещества из жидкой фазы. Пример: получение (осаждение, формирование) пленок фоторезиста. Вещество как бы переносится из жидкого состояния и осаждается на поверхности полупроводниковой пластины, превращаясь в тонкую пленку. Другой пример: осаждение эпитаксиальных пленок GaAs на полупроводниковую подложку методом жидкофазной эпитаксии. Здесь, правда, осаждение идет из расплава и по более сложному механизму, чем в первом примере.

Piezoceramic — пьезокерамика. Это поликристаллические сегнетоэлектри- ки, обладающие (после их поляризации в электрическом поле) устойчивыми и хорошо выраженными пьезоэлектрическими свойствами (см. Piezoelectric material) По структуре деполяризованная пьезокерамика представляет собой совокупность кристаллитов-зерен со случайной ориентацией кристаллографических осей, причем каждый кристаллит имеет сложную доменную структуру, а полная спонтанная поляризация равна нулю. Большинство составов пьезокерамики основано на химических соединениях с формулой АБО^ (например, ВаТЮ3, РЬТЮ3) с кристаллической струкгурой типа перовскита и различных твердых растворов на их основе (например, системы ВаТЮ , — СаТЮ3, ВаТЮ3 — СаТЮ3 — СоСО,). Особенно широко используются в качестве пьезоэлектрических материалов системы PbTi03 — PbZr03 (так называемая система PZT). Практический интерес представляет также ряд соединений с формулой АБ205, например PbNb206, имеющих высокую точку Кюри (~570°С). По электромеханическим свойствам различают: сегнетомягкую пьезокерамику, обладающую высокими значениями пьезомодуля и диэлектрической проницаемости, однако имеющую высокие электрические потери, низкую механическую добротность и сильно выраженную нелинейность; сегнетожесткую пьезокерамику с низкими электрическими и механическими потерями и сла- бовыраженной нелинейностью при относительно невысоких пьезоэлектрических модулях. Наиболее перспективная форма применения пьезокерамических материалов — в виде тонких пленок. Для получения керамических пленок используют напыление либо физическое или химическое вакуумное осаждение. Возможные применения пьезокерамики: создание элементов мик- роактюаторов (микродвигателей, микродвижителей, микроприводов). Преимущества пьезокерамических преобразователей: работают с небольшими входными напряжениями. Недостатки: относительно низкая эффективность электромеханических преобразований.

Piezoelectric actuator — пьезоэлектрический актюатор. Актюатор, который использует пьезоэлектрический материал. Различают следующие пьезоэлектрические микроактюаторы: однодисковые; биморфные; блочные; пьезоэлектрические двигатели (ультразвуковые — стоячей волны и бегущей волны; шаговые); резонансные устройства. Самый часто используемый материал — это сплав титанат-цирконат-свинца (PZT). Характерные особенности пьезоэлектрических микроактюаторов: быстрый отклик; большое выходное усилие по отношению к объему; простота миниатюризации вследствие простоты конструкции; узкий диапазон смещения для простого управления микросмещением; высокая эффективность преобразования энергии. Пьезоэлектрические микроактюаторы используются для микромашин, таких как ультразвуковые микродвигатели, микровентиляторы, микронасосы, микрогироскопы, микровесы. Например, сконструирован пьезоэлектрический ак- тюатор для механизма перемещения, который приводится в движение посредством резонансного колебания пьезоэлектрической биморфной консоли. Другой пример — это пьезоэлектрический микроактюатор микропозиционирования, который усиливает смещения блочного пьезоэлектрического устройства по уровню. Ультразвуковые двигатели бегущей волны используются в автоматической фокусировке камеры фирмы Canon (Япония). Основные производители пьезоэлектрических микроактюаторов: AlliedSignal Aerospace (США), Kansas City Division (США) и др.

Piezoelectric constant — пьезоэлектрическая постоянная.

Piezoelectric linear actuator — пьезоэлектрический линейный актюатор. Разновидность пьезоэлекгрических микроактаторов. Так называются микроактюаторы, которые используют пьезоэлектрические элементы для генерации линейного движения. Пьезоэлектрические элементы используются для создания различных линейных актюаторов из-за их преимуществ в получении высокой силы тяги и быстрого отклика, вопреки относительно малому смещению. Например, смещение блочных (многослойных) пьезоэлектрических элементов непосредственно используется для получения высокого разрешения позиционирования в сканирующих зондовых микроскопах.

Piezoelectric material — пьезоэлектрический материал. Широкое понятие. В первую очередь, это материал, обладающий хорошо выраженными пьезоэлектрическими свойствами. Пьезоэффект был впервые обнаружен на кристаллах кварца братьями Ж. и П. Кюри (Франция). Применяются такие материалы для изготовления пьезо-элементов для акустоэлектронных и аку- стооптоэлектронных микроизделий. Пьезоэлектрик — это кристаллический диэлектрик, способный поляризоваться под воздействием механического напряжения (прямой пьезоэлектрический эффект); деформироваться под воздействием приложенного внешнего электрического поля (обратный пьезоэлектрический эффект). Пьезоэлектриками называют вещества, кристаллы которых не имеют центра симметрии Различают две группы пьезоэлектрических материалов: пьезоэлектрические материалы (например, пьезокварц Si02) и пьезокерамика. Другая классификация: монокристаллы или материалы в виде тонких пленок. Есть еще одна классификация пьезоматериалов: пьезодиэлектрики (это другое название тех же пьезоэлектриков); пьезополупроводники; слоистые структуры пьезодиэлектрик-полупроводник. Пьезоэлектрики (пьезодиэлектрики): кварц Si02, ниобат лития LiNb03, оксид цинка ZnO, оксид теллура Те02 и др. Пьезополупроводники: сульфид кадмия CdS, селенид кадмия CdSe, арсенид галлия GaAs, антимонид индия InSb, теллурид индия InTe и др. Пьезокерамика: берилий-германиевая керамика Ве|2ОеО20, PZT-керамика на сложной основе из оксидов свинца, циркония и титана и друтие виды керамики. Наиболее перспективные структуры всех пьезоматериалов всех перечисленных видов — это пленочные структуры, т.е. структуры в виде тонких пленок. Пьезоэлектрические кристаллы достаточно широко распространены в природе в виде естественных минералов (кварца, турмалина, цинковой обманки и др.). Однако в подавляющем большинстве важных для практики случаев пьезоэлектрические материалы синтезируются в лабораторных условиях или промышленными методами (сег- нетова соль, пьезокерамика, ниобат лития и др.). Свойства пьезоэлектрических материалов характеризуются следующими основными величинами: матрицами пьезомодулей и диэлектрической проницаемости; коэффициентами упругой податливости; скоростью распространения звуковых волн (продольных, сдвиговых, поверхностных); тангенсом угла диэлектрических потерь; механической добротностью; плотностью; предельно допустимой температурой (температурой Кюри для сегнетоэлектриков).

Pinhole — пора, прокол, микроотверстие. Пора, прокол — так, как правило, обозначают дефект микроизделия. Поры. При исследовании технологических процессов получения диэлектрических пленок (Si02, А120,, Si3N4 и др.) инженеры часто прибегают к контролю пористости осаждаемых пленок методом электрографии. Контроль заключается в подсчитывании числа пор, приходящихся на 1 см2 поверхности пленки. Полупроводниковая пластина с нанесенной пленкой и слоем фотобумаги укладывается на плоский электрод, по площади равный площади подложки. На пластину подается электрическое напряжение. На фотобумаге отпечатываются не только следы сквозных пор в пленке, но и потенциально ослабленные места в этих пленках. Поры могут быть сквозные по толщине пленки и несквозные. Они могут возникать из-за частиц загрязнений на поверхности подложки, а также из-за микрочастиц, попадающих из реакционной газовой фазы в растущую пленку. Микрочастицы могут осыпаться со стенок реактора, попадать в пленку с поверхности технологической оснастки (держателей пластин) и т.д. И те и другие ухудшают качество формирующегося диэлектрического покрытия. Наличие микропор в пленке Si3N4 приводит к дефектам (браку) при создании изопла- нарной изоляции (или LOCOS-изоляции) элементов микроизделий, к уменьшению процента выхода годных изделий, к удорожанию себестоимости продукции. Проколы. В технологии микрообработки есть такое понятие — прокол перехода. Он возникает в результате проникновения проводящего канала через поверхность раздела р-и-перехода. Проблема связана с хорошим растворением кремния в некоторых металлах (например, в алюминии). Материал металла мигрирует по каналу в полупроводниковой подложке и «прошивает» р-/г-переход. Проблема проколов переходов может быть решена путем осаждения сплава А1 с Si либо вообще заменой алюминия на другой металл, например медь. Существуют и другие экзотические примеры проколов: прокол металлизации игольчатыми шипами с нижних технологических слоев и др. Микроотверстие — чаще так называют технологическое отверстие в пленке или в электронной детали, выполненное, скажем, методом фотолитографии. Реже так могут называть микродефект в виде сквозного отверстия.

Pipe inspection microrobot — микроробот для исследования труб. Относится к так называемым биоподобным робототехническим микросистемам. На основе исследований живых природных организмов создаются биоподоб- ные микророботы. Существует два типа микророботов по принципу перемещения внутри трубы: плавающий тип, при котором микроробот перемешается внутри трубы вместе с потоком жидкости, и самоперемещающийся тип, при котором микроробот имеет механизмы для самостоятельного перемещения по трубе. Каждый из этих типов подразделяется на микророботы с использованием кабеля (для подведения питания, осуществления связи и т.д.) и без него. Наибольший практический интерес возник к разработке змееподобного робота для сложных инспекционных работ. Микроробот помещают внутрь трубы, в которой он перемещается для нахождения аварийных участков. Микророботы находят аварийные участки, определяют их вид и места их расположения. Вот описание одной из конструкций. Микроробот имитирует движение биологической змеи. В автономном режиме работает до 30 мин от батарей. Может двигаться со скоростью 10 см/с. Структурно микроробот может включать до 15 типовых унифицированных секций. Секции соединены универсальным микрошарниром. Каждая секция имеет три микродвигателя, двенадцать колес (шесть колесных пар), шесть дистанционных датчиков, три моментных датчика, один датчик наклона, два угловых датчика для измерения положения шарнира. Головная секция микроробота снабжена микровидеокамерой, которая передает видеоизображения оператору на удаленный монитор, а также ультразвуковыми датчиками для обнаружения препятствий. В хвостовой секции расположены батареи питания.

Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) — плазмостимулированное химическое осаждение из газовой (паровой) фазы. Так называют процесс обработки полупроводниковых пластин, в ходе которого в реакторе создается плазма. Последняя предназначена для увеличения энергии, необходимой для протекания химической реакции на границе раздела «газовая фаза — поверхность подложки». В результате химической реакции на поверхности полупроводниковой пластины из газовой фазы осаждается тонкая пленка требуемого вещества. При этом температура подложки составляет 100—400°С. Другое название технологии — плазмохимическое осаждение. Примеры пленок: двуоксид кремния Si02, нитрид кремния Si3N4, оксинит- рид кремния Si02- Si3N4 и др. Основное применение пленок — для пассивации кристаллов микроизделий. Исходные вещества для химического осаждения пленок: моносилан SiH4, дихлорсилан SiH2Cl2, кислород 02, аммиак NH3, закись азота N20 и др.

Plasma etching — плазменное травление. Для формирования топологии микроизделия необходимо перенести рисунки фоторезиста на соответствующие слои полупроводниковой структуры. Один из методов такого переноса заключается в селективном удалении немаскированных участков фоторезиста. Этот процесс называют травлением. Сухое травление называют также плазменным травлением. Подразумевается использование в этих методах плазмы в виде газовых разрядов при низком давлении. Была обнаружена возможность применения плазменного травления как способа, отличающегося высокой анизотропией травления. Зафиксировано значительное превышение скорости вертикального травления над скоростью бокового травления. Анизотропия является важным фактором, обусловливающим высокое разрешение при переносе рисунка. Особенно большой интерес анизотропия плазменного травления вызывает у инженеров, работающих в направлении повышения степени интеграции за счет уменьшения размеров схемных элементов. Другим серьезным положительным фактором плазменного травления является высокая селективность (избирательность) травления. Селективность — это отношение скоростей травления различных материалов. Процессы травления, применяемые для переноса рисунков, должны быть в высокой степени селективными: в идеальном случае ни маска фоторезиста, ни созданные на предыдущих этапах технологические слои не должны подвергаться воздействию травящей среды. Методы плазменного (сухого) травления, основанные на использовании реакционноспособных газов, наилучшим способом обеспечивают эти требования, предъявляемые к селективности.

Plastic deformation — пластическая (неупругая) деформация. Деформация (от латин. «искажение») — изменение взаимного расположения точек твердого тела, при котором меняется расстояние между ними в результате внешних воздействий. Деформация считается упругой, если она исчезает после окончания воздействия, и пластической, если она полностью не исчезает после окончания воздействия. Наиболее простые виды деформаций — растяжение, сжатие, изгиб, кручение. Пластичность (от греч. «податливый») — свойство твердых тел необратимо деформироваться под действием механических нагрузок. Пластичность определяет возможность обработки материалов давлением. Широко используется в технологии микрообработки при изготовлении 3D-микроизделий. Кроме того, некоторые тонкие пленки определенных веществ (например, поли-Si) используются в технологии создания движущихся ЗО-микрообъектов в качестве пластических смазок для уменьшения трения микродеталей (антифрикционные смазки). При относительно небольших нагрузках эти смазки проявляют свойства твердых тел. При относительно больших нагрузках они ведут себя как аномально вязкие жидкости.

Plasticizer — пластификатор. Полимер с малой молекулярной массой, добавлением которого можно увеличить гибкость и обрабатываемость, а также уменьшать жесткость и хрупкость некоторых органических веществ. Пластификаторы (мягчители) полимеров — вещества, которые вводят в состав пластмасс, лаков, клеев для повышения их пластичности и эластичности. Примеры таких добавок: дибутилфталат, трикрезнтфосфат и др.

PLZT — первые буквы от химических символов Pb, La, Zr, Ti. Лантансодержащая керамика на основе титанат-цирконата свинца. Наибольшее распространение материал получил в ультразвуковых приборах.

Pneumatic rubber actuator — пневматический каучуковый актюатор. Мик- роактюатор, который выполняет механическую работу за счет изменения атмосферного давления в каучуковой микрокамере. Пример конструкции микроактюатора: каучуковый микроцилиндр в оплетке; оплетка выполнена из витого синтетического жгута, сотканного в форме сетки; оба торца микроцилиндра зафиксированы в металлических основаниях. Когда каучуковый микроцилиндр подвергается давлению, он увеличивается в диаметре и сужается по оси, таким образом выполняя механическую работу. По сравнению с другими типами микроактюаторов такого же размера пневматические каучуковые микроактюаторы имеют меньший ход рабочего органа, но имеют меньшую массу и большую генерируемую силу. Этот микроактюатор применяют в ногах микророботов для получения ножного контакта микроробота с поверхностью пола при их перемещении, а также в качестве двигательного механизма для получения человеческой мускульно-скелетной миметической двигательной системы.

Point defects — точечные дефекты. Это дефекты, встречающиеся в кристалле, в отдельных его узлах решетки, но влияющие, тем не менее, на большие области кристалла. Дефекты оказывают влияние на оптические, электрические и механические свойства полупроводников. Любой инородный атом, оказавшийся в решетке кремния, рассматривается как точечный дефект вне зависимости от того, является ли он атомом замещения или атомом внедрения. Это справедливо как для легирующих, так и для остаточных примесей. Различают: дефекты Шоттки (недостающий в решетке атом создает вакансию); дефекты Френкеля (атом кремния в межузельном положении и оставленная им вакансия). На возникновение дефектов в кристаллах, выращенных по методу Чохральского, влияет, например, скорость вытягивания кристалла. Диффузия в кремнии может быть описана за счет механизма, предполагающего взаимодействие примеси и точечных де(]gt;сктов. Точечные дефекты могут быть электрически активными в тех случаях, когда они захватывают или теряют электроны. Когда точечные дефекты находятся в различных заряженных состояниях, степень их ионизации и поведение в процессе отжига могут быть исследованы с помощью электронного парамагнитного резонанса. Нейтральные дефекты могут быть исследованы с применением спектрального анализа поглощения света в ИК-диапазоне. Есть и другое понятие точечных дефектов. К точечным дефектам относят многие виды технологических дефектов. Одна из наиболее распространенных причин появления таких дефектов — это пыль и другие частицы из окружающей среды. Они метут попадать на поверхность пластин при перемещении пластин по технологической зоне. Твердые частицы могут присутствовать в растворах резистов. В этих случаях точечный дефект — это несовершенная область пластины, размер которой мал по сравнению с размерами кристалла.

Poisson’s ratio — коэффициент Пуассона. Упругие свойства изотропного вещества можно описать постоянными, связанными с модулем Юнга, коэффициентом Пуассона, модулем сдвига и модулем объемного сжатия. Коэффициент Пуассона — это мера одновременного изменения длины образца и площади его поперечного сечения (в пределах упругих деформаций в ходе испытания этого образца на растяжение или сжатие). В ходе испытания на растяжение (в зоне упругой деформации) — уменьшение площади поперечного сечения образца пропорционально увеличению его длины на некоторый безразмерный коэффициент, коэффициент Пуассона.

Polimer — полимер (от греч. «многочисленный»). Органическое вещество. Примеры некоторых синтетических полимеров: полиакрилаты (стойки к действию кислорода, применяются в производстве пленочных материалов, лаков, клеев и в стоматологии); полиамиды (стеклообразные вещества, применяются для производства волокон (нитрон) для тканей, фильтров, а также дня производства химически устойчивых и электроизоляционных пленок); поливинилацетат (хорошая адгезия к различным поверхностям, применяется в производстве эмульсионных красок, клеев и др.); поливинилхлорид (высокие механические свойства); полиизопрен (используется для производства синтетического каучука); полистирол (ударопрочен, применяется в аппаратостроении и автомобилестроении); полиуретан (прочен, износостоек, устойчив к кислотам, маслам, бензину, применяется для производства износостойкой резины). В МЭМС-техншогии различают структурные и функциональные полимеры. Структурные полимеры применяются в основном для толстопленочных покрытий, например, покрытий готовых микроизделий для тонкопленочных литографических покрытий, а также в качестве структурных материалов — наполнителей для операций горячей формовки, отливки и т.п. Главные свойства структурных полимеров: эластичность, хорошие оптические характеристики, биосовместимость и др. Примеры структурных полимеров: полиимид, силиконовый каучук, полиметилметакрилат (РММА), полидиметилси-локсан (PDMS), эпоксидная смола, полиэфир, полисульфон, полиакрилат, полиуретан и др. Функциональные полимеры применяются для создания чувствительных элементов датчиков и микроприводов. Некоторые примеры функциональных полимеров: композиция терфенол (terfenol) обладает магнитострикцией и применяется для создания микроприводов; композиции на основе полиимида и феррита применяются как полимерные магниты в магнитных приводах; поливи- нилденфторид (PVDF) характеризуется пьезоэлектрическими свойствами и применяется для создания датчиков и микроприводов; фторсиликон и полиуретан обладают электрострикцией и применяются для создания микроприводов МЭМС-устройств. На основе некоторых полимеров реализуют не только датчики и микроприводы, но и электронные компоненты микроустройств, например, полимерные транзисторы. Разрабатываются полимерные микросистемы, включающие в себя полимерные датчики, микроприводы и электронные микросхемы. Основное применение таких полимерных микросистем — это создание биосовместимых микроустройств для вживления их в живой организм (см. также Poly Methyl MethAcrylute (РММА), PolyDiMethylSiloxane (PDMS), Poly VinyliDeneFlouride (PVDF)).

Polishing — полировка. Специальная технологическая операция, предназначенная для получения более высокой чистоты поверхности с минимальными потерями материала подложки и минимальным воздействием на ее плоскостность. Широко применяется для изготовления полупроводниковых пластин. Целью полирования является получение зеркально гладкой поверхности, на которой с помощью фотолитографии можно будет воспроизводить топологические рисунки полупроводниковых структур. Поверхность полупроводниковых подложек должна иметь высокую плотность и минимальную волнистость, чтобы удовлетворять требованиям литографии.

Polishing pads — полировальник. Платформа, применяемая для удержания полирующей суспензии. Назначение полировальника — выравнивание поверхности полупроводниковой подложки (см. Polishing) Материалы для изготовления полировальников: замша из полиэстера; многослойный полиуретан; двухслойный винил и др. Смесь полирующей суспензии с водой постоянно капает на полировальник, обеспечивая одновременно протекание процессов химического и механического полирования. Поэтому необходимым свойством полировальника должна быть его высокая пористость, что требуется для доставки полирующей суспензии в зону полирования.

Polycide — полицид. Вещество, получаемое в результате реакции тугоплавкого металла (вольфрам, титан) с поликремнием, является низкоомным материалом. Это составной слой, содержащий пленку силицида металла, нанесенную на пленку поликристаллического кремния. Для уменьшения сопротивления материала затвора стали использовать тугоплавкие металлы и их силициды — как совместно с поликремнием, так и без него. К преимуществам метода, при котором используется нанесение силицидов тугоплавких металлов на поверхность легированного поликремния (именно такая структура получила название полицид), относится общее снижение поверхностного сопротивления такой структуры до (—3 Ом/квадрат.

PolyDiMethylSiloxane (PDMS) — полидиметилсилоксан. Это наиболее широко используемый органический полимер, содержащий кремний. Особенно известен своими реологическими свойствами. (Реология — наука о деформациях и текучести сплошных сред, обнаруживающих упругие, пластические и вязкие свойства в различных сочетаниях.) Типичный реологический процесс — это сравнительно медленное течение вещества, в котором обнаруживаются упругие, пластические или высокоэластические свойства. Оптически прозрачен, высокоинертен, нетоксичен, биосов- местим, газопроницаем. Химическая формула (CH3)3SiO[SiO(CH3)2]nSi(CH3)3.

Эластомер, который применяется в ходе процесса мягкой литографии (см. также Soft lithography). Используется в био-МЭМС.

Polyimide — полиимид. Это синтетический полимер, содержащий имид- ную группу. Полиимиды образуются при поликонденсации тетра карбоновых кислот или их производных с диаминами (например, пиромеллитового диангидрида и ароматического диамина). ГТолиимиды обычно принимают одну из двух форм: линейная структура, в которой атомы имидных групп являются звеньями линейной цепочки; гетероциклическая структура, в которой атомы имшгной группы входят в состав циклического элемента полимерной цепи. Наиболее известный полиимид — это полипиромеллитимид. Это термо- и радиационнестойкий материал с хорошими электроизоляционными свойствами. Из него получают пластмассы, пленки, волокна, клеи, используемые главным образом в авиации и космической технике. Полиимид — популярный материал для изготовления МЭМС-структур. Обладает следующими особенностями: легкость получения пленки покрытия методом центрифугирования; отличная термостойкость; низкая упругость; хорошие электроизоляционные свойства; радиационностойкость. Полиимид используется, например, в некоторых конструкциях электростатических линейных микроактюаторов и микроактюаторов, действие которых основано на тепловом расширении консоли.

Polymer actuator — полимерный актюатор. Микроак-тюатор, в котором в качестве функционального материала используется какой-либо полимер (см. Polimer). Пример: полимерный гель (например, поливиниловый спирт) сжимается или расширяется (разбухает) вследствие некоторого внешнего воздействия такого как концентрация ионов водорода, температура или электромагнитная энергия. Полимерные микроактюаторы используются для рук роботов; в сенсорах; в переключателях; в системах доставки лекарственных средств. Особенности полимерных микроактюаторов — упрощение микросистем вследствие их многофункциональности; компактность; хорошая фор- мируемость (прессуемость); хорошая биосовместимость.

PolyMethylMethAcrylate (РММА) — полиметилметакрилат. Это линейный термопластичный полимер метилметакрилата. Полиметилметакрилат исключительно прозрачен, обладает высокой проницаемостью для лучей видимого и УФ-света, хорошими физико-механическими и электроизоляционными свойствами, атмосферостоек, устойчив к действию разбавленных кислот и щелочей, воды, спиртов, жиров и минеральных масел; физиологически безвреден и стоек к биологическим средам. Выпускается главным образом в виде оргстекла. Кроме того, полиметилметакрилат — это фоторезист с изоляционными свойствами, используемый для шаблонов МЭМС. Например, используется в качестве рентгенорезиста для L1GA-шаблонов. При толщине в несколько сотен микрометров обеспечивает характеристическое отношение до 100 (см. Aspect ratio).

Polysilicon (polycrystalline silicon) — подикрисгаллический кремний. Широко используется как структурный материал для МЭМС-устройств. Поликремний применяется: в качестве затворов для МОП-приборов; для формирования высокоомных резисторов; в качестве диффузионных источников для создания р-и-переходов; для формирования проводящих дорожек; для обеспечения невыпрямляющих контактов к монокристаллическому кремнию. Поликремний используется в технологии поверхностной микрообработки с жертвенными слоями при изготовлении МЭМС-устройств. Техно-

логические структуры при этом: лоликремний/двуоксид кремния или нитрид кремния/поликремний. В первом случае раствор HF растворяет Si02, не оказывая влияния на поли-Si. Во втором случае Si3N4 играет роль структурного материала, а поли-Si — жертвенного слоя. В этой комбинации для растворения поли-Si используются растворы на основе КОН. Пленки поликремния осаждаются путем пиролиза моносилана SiH4 при температуре 600—700°С в реакторах, работающих при пониженном давлении. Плотность поликремния = 2,3 г/см3, термический коэффициент линейного расширения ~ 2 10 6' С              температурный коэффициент сопротивления ~ 110 3°С Еще

о применении поликремния, но не в виде тонких пленок, а в виде монолитных «стержней». Электронный кремний, используемый для выращивания монокристаллического кремния по методу Чохральского, представляет собой поликристаллический материал сверхвысокого уровня чистоты. Кроме того, из поликремния изготавливается технологическая оснастка, например, диффузионная: диффузионные трубы, лодочки для размещения пластин в диффузионной трубе и др.

PolyVinyliDene Chloride (PYDC) — поливинилиденхлорид. Синтетический полимер, продукт полимеризации винилиденхлорида; твердое вещество белого цвета. Химическая формула (СН2— СС1Д. Термопластичен, негорюч, физиологически инертен: имеет низкую тепло- и светостойкость. Некоторые характеристики: плотность 1,3 г/см3; диэлектрическая проницаемость е = 3,5; пьезоэлектрический коэффициент 0,7 К) 12 Кл/Н; пироэлектрический коэффициент 0,1-10 5 Кл/м2К. Применяется ограниченно. Чаще используют сополимеры этого вещества.

PolyVinyliDeneFlouride (PVDF) — поливинилиденфторид. Поликристаллический сегнетоэлектрический полимер на основе мономера (СН2 — CF2)ti. Фторопласт с повышенной степенью кристаллизации, характеризуется хорошими механическими, термическими, электрическими свойствами и высокой химической стойкостью; обладает низким акустическим импедансом, сравнимым с импедансом жидкостей и биологических тканей, малой диэлектрической проницаемостью и большой устойчивостью к влажному окружению. Имеет высокую стойкость к сильному радиационному излучению и УФ-лучам. Обладает пьезоэлектрическими и пироэлектрическими свойствами. Некоторые характеристики: плотность 1,76 г/см3; диэлектрическая проницаемость 12; пьезоэлектрический коэффициент 2810 12 Кл/Н; пироэлектрический коэффициент 4-10 5 Кл/м2-К. Применяется для создания микродатчиков и микроприводов (микроактюагоров). Кроме того, применяется для создания электроакустических преобразователей — генераторов ультразвука, волоконных оптических сенсоров, основанных на взаимодействии света и акустических волн, распространяющихся в волокнах.

Porosilicon — пористый кремний. Кремний, имеющий пористую структуру. Пористый кремний впервые был получен А. Улиром (A. Uhlir, США) в 1956 г. в ходе исследований процесса электрохимической полировки поверхности кремния в водных растворах HF. Пористый кремний классифицируют по размеру пор R: микропористый кремний R lt; 2 нм; мезопористый кремний 2 нм lt; R lt; 50 нм; макропористый кремний R gt; 50 нм. Традиционным способом получения пористого кремния является электрохимическое травление пластин монокристаллического кремния в этаноловом растворе плавиковой кислоты HF. При положительном потенциале на кремниевом электроде (аноде) протекают многоступенчатые реакции растворения и восстановления кремния. Вторым электродом (катодом) обычно служит платиновая пластина. При подходящем выборе плотности электрического тока на поверхности монокристаллического кремния (С — Si) происходит формирование пористого слоя. Установлено, что толщина пленки пористого кремния практически линейно зависит от времени травления и может меняться от долей до сотен микрометров. Структура пористого слоя определяется плотностью тока, концентрацией HF в электролите и характером легирования кремниевой подложки. Основные свойства — степень пористости. или пористость, определяющая большинство физических параметров пористого кремния. Характерной чертой пористого кремния является большая суммарная площадь его внутренней поверхности. В зависимости от пористости и геометрии пор она может составлять для макропористого кремния от 10 до 100 м2/см3, для мезопористого — от 100 до 300 м2/см3 и для микропористого — от 300 до 800 м2/см3. Пористый кремний в зависимости от условий травления характеризуется широким диапазоном удельного сопротивления (10 2...10*1 Ом-см). Теплопроводность высокопористого кремния более чем на порядок ниже, чем у монокристаллического. Оптические свойства пористого кремния также существенно отличаются от таковых для объемного материала. В частности, край спектра поглощения пористого слоя, отделенного от подложки, в зависимости от пористости смещен в сторону больших hv относительно запрещенной зоны Еamp; на 100—500 мэВ. Наиболее удивительным свойством пористого кремния является его способность эффективно люминесцировать в видимой области спектра. Эффективность фотолюминесценции может достигать десятков процентов. Длиной волны излучения можно управлять, изменяя условия анодирования. Оказалось возможным получать красный, зеленый и синий цвета, необходимые для изготовления цветных дисплеев. Электролюминесценция в пористом кремнии изучена в меньшей степени, чем фотолюминесценция. В то же время именно с электролюминесценцией связаны наиболее заманчивые перспективы практического использования пористого кремния как материала для создания светоизлучающих устройств (светодиодов, плоских цветных дисплеев). Предполагается, что светодиоды из пористого кремния будут значительно дешевле, чем производимые сейчас на базе других полупроводниковых соединений. Пористый кремний применяют также для создания толстых диэлектрических пленок толщиной более Юмкм. Процесс формирования диэлектрических пленок с использованием пористых слоев происходит при температурах, более низких, чем при традиционном термическом окислении кремния. Применяется для получения изолирующей основы для структур «кремний-на-изоляторе». Низкопористый кремний (П lt; 30%) оказался эффективным буферным слоем при эпитаксии монокристаллических пленок других полупроводников на кремнии. Использование буферного слоя пористого кремния позволило решить задачу получения качественных пленок полупроводников GaAs, PbS, РЬТе и др. при выращивании этих структур на подложке кремния. Пористый кремний используется также для выращивания наноразмерных структур. В пористом кремнии в ходе электрохимического травления можно получать квантовые точки, квантовые нити, элементы с различной фрактальной размерностью. Поэтому пористый кремний с пористостью gt; 50% следует рассматривать как один из материалов наноэлектроники. Более того, перспективным может оказаться заполнение пор другими химическими соединениями, что даст возможность формировать дополнительные низкоразмерные элементы в объеме пористого кремния. Еще раз об использовании пористого кремния для создания светоизлучающих приборов. Пористый кремний способен эффективно, в отличие от монокристал- лического кремния, излучать свет в видимом диапазоне, что может быть использовано для создания значительно более дешевых светоизлучающих устройств (светодиодов, плоских цветных дисплеев). О создании световодов. Для целей интегральной оптики применяются планарные световоды, представляющие собой пленочную структуру, в которой свет распространяется в слое с высоким показателем преломления, ограниченном с двух сторон слоями с меньшим показателем преломления (эффект полного внутреннего отражения). Для пористого кремния этот показатель зависит от пористости (чем больше пористость, тем меньше показатель преломления), и поэтому формирование многослойных структур с разной пористостью позволяет получать на их основе волноводные элементы с низким уровнем потерь. Потери на поглощение можно дополнительно уменьшить окислением слоев пористого кремния. Пористый кремний используется при создании различных датчиков. Поскольку пористый кремний обладает очень высокой удельной поверхностью, то его можно использовать для создания датчиков влажности, газовых, химических и биологических сенсоров. Принцип действия таких датчиков основан на влиянии внешних молекул на электронное состояние поверхности, что в случае пористого кремния приводит к высокой чувствительности. Обычно такие датчики фиксируют изменение емкостных, проводящих, люминесцентных свойств пористого кремния при наличии в контролируемой среде заданных молекул.

Positive photoresist — позитивный фоторезист. Резисты могут быть позитивными и негативными. После воздействия экспонирующего облучения растворимость позитивных резистов в проявителе увеличивается, а негативных — уменьшается. При экспонировании позитивных резистов необходимо облучение с большей энергией (необходимо большее время экспонирования), чем для негативных резистов. Следовательно, эффективность экспонирования позитивных резистов меньше по сравнению с эффективностью экспонирования негативных резистов.

Post-Exposure Bake (РЕВ) — термообработка после экспонирования (так называемое задубливание фоторезиста). Это процесс нафева подложки сразу после экспонирования для стимуляции диффузии светочувствительного соединения и уменьшения эффектов стоячей волны. Для химически усиленного фоторезиста эта термообработка также приводит к катализированной химической реакции, которая изменяет растворяемость резиста. Например, управление температурой в ходе термообработки после экспонирования весьма критично для управления шириной линии в большинстве химически усиленных резистов.

Potassium hydroxide (КОН) — гидроксид калия. Другие названия: гидроокись калия, едкое кали. Сильная щелочь (основание). Легко и с сильным разогреванием растворяется в воде. Вызывает ожоги кожи; особенно опасно попадание в глаза. Широко применяется в технологии микрообработки: для анизотропного травления монокристаллического кремния; для проявления некоторых фоторезистов и др.

Powder blasting — порошковая очистка. Технология порошковой очистки поверхности. Очистка порошком — это эрозийная технология удаления материала. Она использует кинетическую энергию частиц порошка для получения микротрещин на поверхности подложки и, следовательно, удаления материала.

Power — мощность. Энергетическая характеристика, равная отношению работы к интервалу времени ее свершения. Выражается в ваттах (Вт).

Precise positioning — точное позиционирование. Управление объектом для помещения его в указанное место в пространстве с очень узким диапазоном допуска. Примеры понятий: позиционирование пластины при фотолитографии; точность позиционирования зеркал гальванического сканера при микролитографии составляет 0,3 мкм, а платформы с формируемым микроизделием — 0,5 мкм.

Precision — точность. Близость соответствия между результатами последовательных измерений одной и той же измеряемой величины, выполненных в одинаковых условиях.

Precursor — исходный материал; исходное вещество.

Pressure sensor — сенсор давления. Сенсор для измерения давления жидкости, газа, смесей жидкостей и газов. Типичный сенсор давления состоит из диафрагмы приемника давления и датчика деформаций (тензодатчика), встроенного в подложку. Диафрагму изготавливают по кремниевой технологии микрообработки, обычно используя технологию анизотропного травления. Данные микросенсоры используют в двигателях автомобилей. Основные изготовители: АН Sensors Согр. (США), Silicon Microstructures, Inc. (США) и др.

Principal Component Analysis (РСА) — анализ основных компонент. Математическая процедура, которая преобразует множество коррелированных переменных в меньшее множество некоррелированных переменных. Основные этапы данной процедуры следующие: получение некоторых данных, например, х и у от некоего микросенсора; нахождение среднего значения по каждой величине и вычитание из каждого значения этого среднего значения, например, х — х, где х — среднее значение величины х, расчет ковариационной матрицы; расчет собственных векторов и характеристических чисел ковариационной матрицы; выбор основных компонент и формирование характерного вектора; порождение требуемого нового набора данных.

Используется в технологии электронного носа как метод анализа данных, полученных от используемых сенсоров.

Probing — зондирование. Понятие, применяемое для описания методов тестирования отдельных кристаллов микроизделий, при которых используются очень тонкие зонды со специальными наконечниками для временного соединения каждого зонда с тестовым компьютером. Таким образом проверяется правильность функционирования микроустройства.

Process design rules — правила проектирования (технологического) процесса. Спецификации (нормы), которые обеспечивают определенные размеры, интервалы и перекрытия в геометрии микроустройства в соответствии с возможностями производственных (технологических) процессов микрообработки.

Projection lithography — проекционная литография. Изображение топологического рисунка с фотошаблона проецируется на пластину с фоторезис-

том, которая расположена на расстоянии нескольких сантиметров от шаблона. Метод позволяет полностью исключить повреждения поверхности фотошаблона. Проекционные устройства печати, в которых изображение с фотошаблона переметцаегся на поверхность пластины, называют фотоштампами, или пошаговыми мультипликаторами. Установка запечатывает изображения кристаллов на пластине шаг за шагом, изображение за изображением. чип за чипом. При использовании таких установок печати фотошаблон содержит топологию одного кристалла или сразу нескольких кристаллов (например, сразу двух или четырех кристаллов). Иногда, если кристалл большой, его изображение на фотошаблоне составляет 1:1. Если кристалл относительно малых размеров, то его изображение на фотошаблоне может быть увеличено в несколько раз. В этом случае изображение этой топологии для проецирования на поверхность пластины надо предварительно уменьшить с помощью системы линз. После экспонирования изображения единичного кристалла (или сразу нескольких кристаллов относительно малых размеров) пластина сдвигается под неподвижным фотошаблоном. Пластина перемещается на столике с интерференционным управлением. П процесс экспонирования снова повторяется. Если размер кристалла очень большой и со сложной топологией, то кристалл можно запечатывать по частям, разделив его, скажем, на четыре части. Отдельные части очень большого и сложного кристалла запечатывают по очереди, чтобы получить целостное изображение всего кристалла. В МЭМС-технологии есть так называемая проекционная микростереолитография. Она применяется для изготовления трехмерных (3D) микроструктур. Различают: проекционную микростереолитографию с применением реальных фотошаблонов, а также проекционную микростереопитографию «с динамическими фотошаблонами». Первый метод. Как и в стандартной фотолитографии, изображение передастся на «жидкий» фотополимер, нанесенный на рабочую пластину, при освещении его УФ лучами через фотошаблон. После этого на поверхности затвердевшего полимера подготавливается очередной слой «жидкого» фотополимера. Повторяя этот процесс, получают как бы многослойную, но все же единую 3D микроструктуру. Расстояние между фотошаблоном и поверхностью смолы (фогополимера) является весьма критичным параметром для проекционной микростереолитографии. Чем больше это расстояние, гем больше поперечные размеры получаемой микроструктуры (из-за дифракции). Для уменьшения этого эффекта и получения высокой точности в проекционной установке микростереолитографии фотошаблон должен располагаться как можно ближе к поверхности пластины (поверхности фотополимера). Второй метод. Здесь вместо реальных фотошаблонов используют генератор «динамических фотошаблонов». Под динамическими фотошаблонами здесь понимается проекционные изображения, создаваемые с помощью жидкокристаллической матрицы. Применение генератора изображений фотошаблонов вместо реальных фотошаблонов позволяет значительно сократить время изготовления сложных ЗО-микроизделий и существенно снизить стоимость их разработки и изготовления. Изображение фотошаб- ' лона формируется на жидкокристаллической матрице, управляемой компьютером. Именно жидкокристаллическая матрица выполняет функции «динамического фотошаблона».

Proof mass — стандартная масса. Предопределенный тестовый вес в измеряемом устройстве или механизме. Например, в оборудовании для изме-

рения ускорения такая масса является эталонной массой для измеряемой величины.

Proximity aligner — установка совмещения (и экспонирования) с (микро) зазором. Оптическая система, которая использует маску (фотошаблон), расположенную крайне близко к пластине (см. Proximity lithography).

Proximity lithography — литография с микрозазором. При контактной печати пластина кремния, покрытая резистом, находится в непосредственном физическом контакте со стеклянным фотошаблоном. Метод бесконтактного экспонирования схож с методом контактной печати, за исключением того, что во время экспонирования между пластиной и фотошаблоном поддерживается небольшой зазор. Ширина зазора порядка 10—20 мкм. Эгот зазор уменьшает возможность повреждения поверхности шаблона, но не устраняет эту возможность. При отсутствии физического контакта между фотошаблоном и пластиной перенос изображения осуществляется в дифракционной области Френеля. Разрешение в этой области пропорционально Ag, где А — длина волны экспонирующего излучения, g — ширина зазора между фотошаблоном и рабочей пластиной.

P-type silicon — кремний с p-типом проводимости, например это область базы в биполярном «-р-и-транзисторе.

Purge — продувка. Процедура очистки, которая использует инертный газ для удаления нежелательных газов из технологической камеры. Пример: после загрузки пластин в эпитаксиальный реактор и его герметизации осуществляется продувка реактора азотом для удаления из реактора воздуха. Затем реактор продувается водородом для удаления из реактора азота. В конце технологического процесса эпитаксии реактор продувается водородом для удаления из него остатков реагентов. Потом осуществляется продувка реактора азотом для удаления из реактора водорода. Только после этого реактор открывается и пластины из него извлекаются.

Ругех — пирекс. Другое название — боросиликатное стекло. Тип стекла, стойкий к химическому воздействию, нагреванию и электричеству. Используется в химических реакторах, промышленном оборудовании и термометрах.

Pyroelectric — пироэлектрик. Кристаллические диэлектрики, проявляющие спонтанную (самопроизвольную) электрическую поляризацию в отсутствие электрического поля и других внешних воздействий. Такая поляризация обычно компенсирована свободными электрическими зарядами на поверхности кристалла, однако она возникает при быстром изменении его температуры (пироэлектрический эффект) или наложении внешнего электрического поля. Пироэлектрический эффект - это изменение спонтанной поляризации диэлектрического кристалла при однородном изменении его температуры. Все пироэлектрики одновременно являются пьезоэлек-грика- ми. Все пироэлектрики делятся на два класса. Первый — это линейные пироэлектрики, у которых поляризация линейно зависиг от поля, а ее направление не может быть изменено внешним электрическим полем. К ним относятся кристаллы турмалина NaMgAl3B3Si6(0, ОН)3(1, сахарозы, сульфата лития моногидрата, канкринита, резорцина и др. Второй класс — это сегне- тоэлектрики, материалы, у которых поляризация нелинейно зависит от поля (зависимость в форме петли гистерезиса) и ее направление может быть изменено внешним электрическим полем. Типичными представителями этого класса являются монокристаллы гитаната бария ВаТЮ3, ниобата лития LiNb03, триглицинсульфата, сегнетовой соли, дигидрофосфата калия. Особая группа пироэлектриков, у которых поляризация нелинейно зависит от приложенного электрического поля, называется сегнетоэлектриками. Самый известный пироэлектрик — это турмалин. Термин «пироэлектричество» ввел английский физик Д. Брюстер.

Pyrolysis — пиролиз (от греч. «огонь» и «разложение, распад»). Превращение органических соединений, сопровождающееся их деструкцией. Пиролиз органических соединений может протекать: под действием только высоких температур (несколько сотен °С); в отсутствие химических реагентов; в результате воздействия физических факторов — света, радиации и др. Помимо деструкции при пиролизе возможны также вторичные процессы, например, полимеризация, изомеризация. Пример процесса пиролиза: пиролиз ацетилацетоната алюминия при температуре ~350°С с образованием пленки А1203, осаждаемой из газовой фазы на кремниевую подложку.

PZT — первые буквы от химических символов Pb, Zr, Ti. Пьезокерамика цирконат-титаната свинца. Химическая формула PbZr0 52Ti0 4S03. Это керамика структуры перовскита, которая обладает ярко выраженными пьезоэлектрическими и сегнетоэлектрическими свойствами. Это соединение имеет следующие особенности: низкие электрические потери; высокий коэффициент электрического заряда: высокий коэффициент электромеханической связи; высокое значение диэлектрической постоянной. Активно используется в ультразвуковых преобразователях (транедьюсерах), сенсорах и микроактюаторах, ферро- электрическом ОЗУ и керамических конденсаторах большой емкости.

Q

Quad Flat Pack (QFP) — квадратный плоский корпус. Наиболее часто используемый корпус для сборки микрочипов. Корпус имеет выводы по всем четырем сторонам {см. также Flat pack).

Quadrupole illundnation — квадрупояьное (четырехполюсное) освещение (иллюминация). Источник света, в котором свет разделяется, когда проходит через четыре круглые отверстия, расположенные за пределами оптической оси системы освещения. Четырехстороннее освещение — это тип внеосевого освещения, применяемого в ходе литографического процесса. Оно позволяет достигать минимальных топологических размеров элементов, которые система экспонирования может обеспечить для данной длины волны.

Quadrupole Mass Analyzer (QMA) — квадрупольный масс-спектрометр. Квадруполь представляет собой четыре стержня, к которым попарно в противоположной полярности подается определенная комбинация постоянного и радиочастотного переменного напряжений. Ионы, влетающие параллельно оси этих стержней, попадают в гиперболическое поле и в зависимости от соотношения их массы и частоты поля пропускаются этим полем дальше или не пропускаются. Первый прибор с квадрупольным анализатором был описан Вольфгангом Паулем (Германия) в 1953 г. Квадрупольные масс-спектрометры не требуют использования высоких напряжений, поэтому имеют более простую конструкцию и меньшие размеры системы создания вакуума. Они просты в эксплуатации и относительно дешевые. К недостаткам квадруполей относятся низкое разрешение и относительно низкий предел максимальной детектируемой массы вещества.

Qualification — квалификация, оценка. Набор тестов и спецификаций изделия или процесса, которым он должен соответствовать перед допуском его в производственный процесс.

Quality Factor (Q Factor) — добротность. Показатель остроты резонансной кривой электронного или электромеханического резонаторного элемента. Микроустройство с высоким значением добротности имеет острый, с большой амплитудой, четкий резонанс. Добротность определяется как отношение реактивного сопротивления к действующему (эффективному) сопротивлению устройства. Физически это 7к, умноженное на отношение запасенной (накопленной) энергии к энергии, потерянной за один период колебания резонатора, что является результатом различных механизмов потерь энергии, таких как резистивное нагревание в электрической цепи, вязкостное затухание или трение на межзеренных границах в механических системах. Практически это отношение частоты резонанса к спектральной полосе пропускания частог, измеренной при 3 дБ ниже резонансного максимума (пика) электрической или механической микросистемы. Чем более острый резонанс, тем выше добротность. Это мера частотной устойчивости ос- циллятора. Например, в Д^Сэлектрической цепи добротность равна -JTc/R.

Quantum dot — квантовая точка. Это фрагмент проводника или полупроводника, ограниченный по всем трем пространственным измерениям и содержащий электроны проводимости. Точка должна быть достаточно маленькой, настолько, чтобы квантовые эффекты были существенны. Это достигается, если кинетическая энергия электрона, обусловленная неопределенностью его импульса, будет заметно больше всех других энергетических масштабов, в первую очередь, больше температуры, выраженной в энергетических единицах. Технологические аналоги названий в научно-технической литературе для квантовых точек; наночасгицы, нанокристаллы. Кроме того, этим именем, Quantum Dot, называется корпорация (США), специализирующаяся в исследовании и производстве нанокристаллов (наночастиц). Существует множество технических решений для применения наночастиц. Большинство идей связано с фотоникой, но не только. Вот некоторые возможные области применения нанокристаллов (наночастиц); светоизлучающие диоды; лазеры; солнечные батареи; одноэлектронные транзисторы. Однако ожидается все же, что из-за уникальных свойств полупроводниковых люминесцентных наночастиц биологическое применение будет ключевой областью. Кроме того, к возможным областям применения нанокристаллов (наночастиц) можно отнести биологию; иммунохимию; блотирование; ДНК-связанные кристаллы; раскраску хромосом; штрихкоды; маркировку живых клеток и тканей; прослеживание потока крови; медицину (in vivo исследования). Метод коллоидной химии позволяет получать нанокристаллы размером в несколько нанометров из полупроводников. Примеры А2Б6: CdSe, CdS, CdTe, ZnS, ZnSe и др. Примеры А,В5; InP, GaP. GaAs, In As и др. В последние годы были синтезированы наночасгицы смешанных составов типа «ядро-оболочка», например CdSe/ZnS, Ti02/Si02 и др.

Quantum physics — квантовая физика. Описывает фундаментальные электрические и оптические свойства вещества на микроскопическом уровне. Квантовая электроника, квантовая оптика и оптоэлектроника — важнейшие области применения квантовой физики. Например, явления квантовой физики применяют в атомных часах и лазерах. Квантовая механика (другие названия; волновая механика, матричная механика) — один из разделов квантовой физики, описывающий поведение микроскопических частиц. Математический аппарат квантовой механики — теория гильбертовых пространств и действующих в них операторов. Состояние изолированной квантовой системы — это вектор в гильбертовом пространстве, причем постулируется, что задание вектора состояния — это задание полной информации о квантовой системе. Наблюдаемым физическим величинам соответствуют определенные самосопряженные операторы в этом пространстве, а результатам измерения соответствующей физической величины отвечают средние значения этих операторов по заданному вектору состояний. Эволюция квантовой системы со временем также определяется с помощью оператора эволюции, который, в свою очередь, выражается через гамильтониан системы. В некоторых ситуациях структура этого пространства и действующих в нем операторов выглядит существенно проще не в абстрактном виде, а в каком- либо представлении. Так, курсы квантовой механики стандартно начинаются с координатного представления, в котором вместо вектора состояния используется его разложение по базису координатного представления, т.е. волновая функция. Уравнение эволюции во времени в этом случае имеет вид дифференциального уравнения в частных производных и называется уравнением Шредингера. В стандартных курсах квантовой механики изучаются следующие разделы: математическая основа квантовой механики и теория представлений; точные решения одномерного стационарного уравнения Шредингера для различных потенциалов; приближенные методы (квазиклассическое приближение, теория возмущений и т.д.); нестационарные явления; уравнение Шредингера в трехмерном случае и теория углового момента; теория спина; тождественность частиц; строение атомов и молекул; рассеяние частиц.

Quantum well — квантовая яма. Искусственная структура, в которой носители заряда ограничены в одном измерении. Другими словами, электроны демонстрируют волновые свойства в одном измерении, но ведут себя как свободные электроны в двух других. Технология на эффекте квантовой ямы использует это свойство для получения полупроводникового лазера, который является гораздо более эффективным, чем обычный лазер на р-п-переходе.

Quartz — кварц. Кристаллический оксид кремния — Si02. Инертный, химически очень устойчивый пьезоэлектрический материал. Различают природный кварц и искусственно выращенный (так называемый пьезокварц).

Quartz micro balance sensor module — кварцевый сенсорный модуль микровесов. Модуль состоит из восьми кварцевых балансовых микросенсоров, покрытых разными полимерами (например, полисилоксаном). Каждый кварцевый преобразователь управляется одной колебательной схемой. При этом покрытие, подвергаясь воздействию, используется для анализа газового потока. Когда происходит взаимодействие между покрытием и газовым потоком, возникает адсорбция летучих молекул на поверхность покрытия. Это приводит к нанометрическому изменению массы покрытия, которое, в свою очередь, приводит к «расстраиванию» кварцевого преобразователя. Происходит смещение его по частоте, следовательно, количество измененной массы может быть точно измерено. Восемь кварцевых преобразователей расположены в своих съемных разъемах и находятся на верху крышки маленькой измерительной камеры. Кроме восьми преобразователей модуль содержит еще термостат для обеспечения камеры стабильной температурой (либо заданной пользователем, либо чуть ниже комнатной). Полимерное покрытие выбирается таким образом, чтобы обеспечить широкий диапазон анализируемых химических и физических свойств газов (в том числе поляризуемость, водородную связь (H-bonding) и т.д.). Микроустройство применяется также для определения (детектирования) больших молекул.

R

Radical — радикал. Реактивный атом или группа атомов, полученных бомбардировкой энергетическим электроном молекулы нейтрального газа. Примеры: 02+; Аг+; CF3+ и др.

Radio Frequency (RF) — радиочастота, высокая частота. Это общее понятие, которое относится к области спектра электромагнитных волн от 3 кГц до 300 ГГц. В этот диапазон включены сверхвысокие частоты от 300 МГц до 300 ГГц.

Range — диапазон. Область изменения какой-либо величины, охват, объем чего-либо. Например, диапазон показаний средства измерений — область значений шкалы, ограниченной конечным и начальным значениями шкалы; диапазон радиочастот — участки, на которые условно разделена вся область радиочастот.

Rapid Thermal Processing (RTP) — быстрая термообработка. Процесс быстрого увеличения температуры полупроводниковой пластины посредством помещения ее в нагретую печь на очень короткий интервал времени. Для быстрого нагрева в печи используются галогенные кварцевые лампы, которые, выделяя тепло, обеспечивают температуру до 800'С.

RCA clean — технология очистки RCA. Технология жидкой очистки, которая состоит из трех различных ступеней: удаление органических за- фязняющих веществ с поверхности подложки с использованием раствора NH4OH : Н202 : Н20 =1:1:5; удаление слоя оксида, который может образоваться, с использованием раствора HF : Н20 = 1 : 50; удаление ионных загрязняющих веществ или тяжелых металлов раствором HCI : Н202 : Н20 = = 1:1:6. Называется эта технология RCA по названию корпорации Radio Corporation of America (Радио-корпорация Америки), сотрудники которой изобрели рабочую формулу для этой технологии очистки.

Reaction Injection Molding (RIM) — реактивное литьевое формование, реактивное литье под давлением. Технологический процесс, сочетающий в себе расплавление смеси некоторых материалов и заполнение этой расплавленной смесью микроформы под давлением. Одновременно с этими физическими процессами в смеси нагретых материалов протекают химические реакции с изменением результирующего состава наполнителя микроформы.

Reactive Ion Etching (RIE) — реактивное ионное травление. Технология, которая объединяет травление агрессивным газом и распыление ионов. Под действием реактивно-ионного травления вещество подложки селективно удаляется в вертикальном направлении вследствие как химической реакции, так и физической бомбардировки (распыления) ионами и радикалами, полученными в плазме. В отличие от анизотропного травления, в котором направление эрозии зависит от ориентации кристалла вещества подложки, при реактивно-ионном травлении направление удаления материала определяется только направлением потока ионов. Этот вид травления меньше подтравливает грани (края) профиля под маской, чем жидкостное травление.

Reactivity — реактивность, химическая активность. Способность химического вещества вступать в химическую реакцию и высвобождать энергию. Газ моносилан SiH4 широко применяется в технологии МЭМС для получения тонких пленок. Но есть побочный эффект. SiH4 обладает высокой химической активностью. Вследствие этого моносилан при взаимодействии с кислородом и влагой воздуха самопроизвольно воспламеняется. Реакция окисления SiH4 протекает с выделением очень большого количества энергии.

Recombinant DNA — рекомбинантная ДНК. Молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты, полученная соединением in vitro разных фрагментов ДНК, принадлежащих к разным биологическим видам (например, ДНК бактерии и млекопитающего; в естественных условиях нет таких гибридных молекул) или относящихся к одному и тому же виду, искусственно соединенных в структуру с необычным сочетанием генетических элементов. Один из интереснейших объектов исследований в нанобиоинформационных технологиях и генной инженерии.

Recrystallization — рекристаллизация. Процесс, в ходе которого происходит неоднократная кристаллизация материала в результате термической обработки (отжига). Это процесс роста одних кристаллических зерен поликристалла за счет других. Протекает особенно интенсивно в пластически деформированных материалах. Рекристаллизация — это наиболее общий метод, используемый для очистки твердых веществ (например, кремния) от примесей. Этот процесс очистки твердого вещества от нежелательных примесей основан на использовании относительно высокой растворимости этих примесей в выбранном «растворителе» и выявлении (выделении, выталкивании) примесей из основного очищаемого вещества.

Redistribution — перераспределение. Модификация (изменение) концентрации легирующей примеси вследствие окисления (оксидирования) кремния. Возникает в ходе диффузии. При термическом окислении кремния легирующая примесь, первоначально располагавшаяся в кремнии, перераспределяется между Si и Si02. Такое перераспределение может привести к резкому изменению концентрации примеси при переходе через границу раздела.

Reduced system — уменьшенная система. Система со сниженным порядком. Математическое понятие. Под сниженным порядком понимается понижение степени дифференциальных уравнений для увеличения скорости моделирования свойств (тепловых, электрических, механических) МЭМС-устройств без существенной потери качества результатов.

Reduction — восстановление (вещества). Химическая реакция, в ходе которой атомы элемента присоединяют электроны и увеличивают свою отрицательную валентность. Восстановление нейтрализует положительные ионы в водном растворе. Восстановитель — вещество, способное отдавать электроны другому веществу (окислителю).

Reflow — оплавление. Высокотемпературный процесс, который заставляет углы изоляционного слоя оксида обтекать для увеличения сглаживания ступеньки покрытия. Пример: оплавление фосфоросиликатного (или борофосфоросиликатного) стекла сглаживает поверхностный рельеф микроструктуры. Это улучшает воспроизведение ступенчатого рельефа при его покрытии металлической пленкой и способствует облегчению формирования топологического рисунка металлизации. Для того чтобы еще дополнительно сгладить боковые стенки окон, вскрытых в фосфоросиликатном стекле, и тем самым сделать максимально возможным формирование слоя металлизации по этим стенкам, часто после вытравливания окон используют дополнительный высокотемпературный отжиг (так называемый процесс повторного оплавления).

Refractive index — коэффициент преломления, абсолютный показатель преломления. Величина, равная отношению скорости с световой волны в вакууме к фазовой скорости v в некоторой среде: п = c/v. Показатель преломления зависит от свойств вещества и длины волны излучения. Существуют оптически анизотропные вещества, в которых показатель преломления зависит от направления и поляризации света.

Refractory — тугоплавкость. Вещество, очень устойчивое к высокотемпературным процессам. Тугоплавкие металлы (титан, вольфрам, тантал) широко используются в микромашинной технологии.

Registration overlay — послойное совмещение, совмещение слоев. Процедура послойного совмещения фотошаблонов. Характеризуется точностью положения всех слоев изображений элементов микроизделия относительно предыдущих слоев изображений. Такого рода проверка проводится всегда перед запуском каждого нового комплекта фотошаблонов в производство микроизделий. Часто выполняется на тестовых полупроводниковых пластинах, но это же можно сделать и с помощью инструментов САПР.

Release etch — высвобождение травлением. Технологическая операция, в ходе которой все жертвенные материалы удаляются для освобождения структурных слоев и получения перемещаемой микроструктуры.

Released layers — высвобожденные слои. Слои со сформированным рисунком, содержащие самостоятельные (свободно стоящие) механические структуры, оставшиеся после удаления жертвенных слоев посредством поверхностной микрообработки.

Remanent polarization — остаточная поляризация. Характерна для веществ, называемых электретами. Эти вещества способны сохранять поляризованное состояние и при снятии электрического поля. Точнее, это значение амплитуды поляризации при значении напряженности электрического поля Е = 0.

Repeatability — повторяемость. Способность инструмента выдавать при определенных условиях использования близкие ответные реакции при повторных приложениях одинаковых задающих воздействий.

Replication — дублирование, тиражирование. Дублирование оригинала с использованием литья, тиснения или формовки. В биотехнологии репликация — это синтез новой ДНК-копии с уже существующей молекулы ДНК.

Reproducibility (of measurement) — воспроизводимость измерений. Точность соответствия между результатами измерений одинаковой измеряемой величины, при котором каждое отдельное измерение выполняется с изменением условий измерения: метода измерения; блока наблюдения; измерительного инструмента; размещения; условий использования; времени.

Residual stress — остаточное напряжение. Напряжение в материале, не подверженном внешним силам или температурному градиенту. Зависит от взаимодействия между дефектами внутри элемента и исходного напряжения, которому его подвергали.

Resistance — сопротивление. Мера способности тела противодействовать и ограничивать прохождение через него постоянного электрического тока. Единица измерения в системе СИ — Ом.

Resolution — разрешающая способность. Минимально обнаружимое изменение во входном сигнале микроустройства. В оптике, микроэлектронике, технологии МЭМС — минимальное изображение, минимальное расстояние между различимыми объектами, которое можно четко различить.

Resonator — резонатор. Система или тело, в которых можно наблюдать явление резонанса. Резонаторы бывают акустические и электрические. Микрорезонатор — это устройство, в котором осциллятор (генератор колебаний) сформирован с помощью кремниевой технологии микрообработки. Микроустройство резонирует вследствие воздействия электростатической или электромагнитной силы. Физические свойства осциллятора, например напряжение, изменяются даже при незначительных изменениях во внешней среде (температуры, давления, концентрации), что приводит к изменению резонансной частоты. Резонаторы используют в разнообразных датчиках вибраций для улучшения их чувствительности. Например, И К-датчик (ИК-сен- сор) использует изменения резонансной частоты, возникающие вследствие ослабления напряжений (релаксация напряжений) в осцилляторе, когда он абсорбирует инфракрасные лучи и подвергается тепловому расширению. Сенсор давления использует изменения резонансной частоты из-за деформации осциллятора под действием давления.

Response characteristic — частотная характеристика, чувствительность. Взаимосвязь между входным воздействием и соответствующей реакцией системы.

Response time — время реакции, инерционность. Интервал времени между моментом времени, когда входное воздействие подвергается резкому изменению, и моментом времени, когда реакция системы достигает и остается постоянной в определенном интервале.

Reticle — промежуточный фотооригинал. Маска (фотошаблон), используемая в установке совмещения и последовательного шагового мультиплицирования.

Retrograde well — ретроградный карман. Конструктивный и технологический подход к формированию карманов в КМОП-структурах. Ретроградный карман состоит из легированной области с вертикальным распределением примеси таким образом, что наименьшая концентрация наблюдается на поверхности подложки и самая высокая — на дне кармана. Для формирования ретроградных карманов используют высокоэнергетическую ионную имплантацию.

Reynolds number — число Рейнольдса. Число Рейнольдса Re — наиболее широко известное и наиболее часто используемое характеристическое число. Оно показывает соотношение между инерционными силами и силами трения или вязкости в потоке жидкости. Число Рейнольдса используется главным образом для характеристики режима потока. При числе Рейнольдса ниже критического поток будет ламинарным; выше критического развивается вггхревой поток, скорость и давление которой) изменяются стохастически около среднего значения. Часто зависящее от длины число Рейнольдса используется для того, чтобы вычислить точное расстояние, при котором поток становится не ламинарным, а вихревым. Толщина граничного слоя в теории пофаничного ламинарного слоя обратно пропорциональна корню из числа Рейнольдса. Если число Рейнольдса становится слишком большим или слишком маленьким, это приводит к упрощению уравнения Навье — Стокса. Если кинематическая вязкость v = tjlp стремится к нулю, то число Рейнольдса стремится к бесконечности Re —gt; °°. Случай потока идеальной жидкости (уравнение Эйлера) обоснован только в том случае, если число Рейнольдса очень велико. Случай Re —gt; « получен для очень вязких жидкостей (// —gt; ~); для потока жидкости в вакуумных трубах (р 0); для потока вокруг маленьких тел (X —gt; 0); для потоков с низкой скоростью (v -» 0). В этих случаях инерционными силами можно пренебрегать, посредством чего нелинейная составляющая в уравнении Навье — Стокса обращается в ноль и р'ешение существенно упрощается. Зависимость режима потока от числа Рейнольдса: ламинарный поток Re lt; 4; формирование попутного потока 4 lt; Re lt; 40; периодический попутный поток 40 lt; Re lt; 300; нерегулярный попутный поток 5103 lt; Re lt; 2-105 (отделение фаничного слоя).

RF MEMS — ВЧ МЭМС. МЭМС, работающие в радиочастотном диапазоне: катушки индуктивности, переключатели, преобразователи частоты, антенны и т.д.

RF sputtering — высокочастотное распыление, напыление. Система распыления с определенной конфигурацией катодов, анодов и источником ВЧ- излучения, которая позволяет напылять металлические или изолирующие пленки в инертной или реактивной атмосферах.

Rhodopsin — родопсин, зрительный пигмент. Молекула протеина, который ифает ключевую роль в преобразовании света в визуальный сигнал в глазу человека.

RiboNucleic Acid (RNA) — рибонуклеиновая кислота (РНК). РНК так же, как ДНК, представляет собой полимер, мономерами которого являются нуклеотиды. Азотистые основания трех нуклеотидов те же самые, что входят в состав ДНК (аденин, гуанин, цитозин), четвертое — урацил, присутствует в молекуле РНК вместо тимина. Нуклеотиды РНК отличаются от нуклеотидов ДНК также по строению входящего в их состав углевода: они включают другую пентозу — рибозу (вместо дезоксирибозы). В цепочке РНК нуклеотиды соединяются путем образования ковалентных связей между де- зоксирибозой одного нуклеотида и остатком фосфорной кислоты другого. РНК переносят информацию о последовательности аминокислот в белках, т.е. о структуре белков от хромосом к месту их синтеза, и участвуют в синтезе белков. Существует несколько видов РНК. Их названия обусловлены выполняемой функцией или местонахождением в клетке. Большую часть РНК цитоплазмы (до 80—90%) составляет рибосомальная РНК (рРНК), содержащаяся в рибосомах. Молекулы рРНК относительно невелики и состоят из 3—5 тыс. нуклеотидов. Другой вид РНК — информационные (иРНК), переносящие к рибосомам информацию о последовательности аминокислот в белках, которые должны синтезироваться. Размер этих РНК зависит от длины участка ДНК, на котором они были синтезированы. Молекулы иРНК могут состоять из 300—30000 нуклеотидов. Транспортные РНК (тРНК) включают 76—85 нуклеотидов и выполняют несколько функций. Они доставляют аминокислоты к месту синтеза белка, «узнают» (по принципу комплемен- тарности) триплет иРНК, соответствующий переносимой аминокислоте, осуществляют точную ориентацию аминокислоты на рибосоме. РНК — один из объектов исследований в нанобиоинформационных технологиях.

Right-hand orthogonal crystallographic axial set — правосторонняя ортогональная кристаллофафическая осевая фуппа.

Rinse — промывка. Технология, которая использует очень чистую воду для нейтрализации или удаления веществ, зафязняюгцих подложку.

Rochelle salt — сегнетова соль. Это типичный сегнетоэлектрик.

Rotary actuator — актюатор вращения. Любой акпоатор, который совершает вращательное движение. Требования, которым должен соответствовать микроактюатор: большой вращающий момент, достигаемый в компактной конструкции устройства; очень маленькое трение; сохранение положения без приложения энергии. Имеются различные типы микроак- тюаторов вращения: пьезоэлектрический, электромагнитный, электростатический, пневматический, гидравлический и актюатор памяти формы.

S

Sacrificial anode — жертвенный анод. Активный металл или сплав, который гальванически вытравливается и тем самым защищает другой металл или сплав. С последним жертвенный анод электрически связан.

Sacrificial layer — жертвенный (другое название — защитный) слой. Тонкая пленка, которая позже (в ходе технологического процесса) удаляется в целях получения требуемой механической структуры. Травители, используемые для удаления жертвенных (защитных) слоев, должны обладать высокой избирательностью, чтобы удалять только защитное покрытие, почти не оказывая никакого действия на структурный (основной) материал формируемых микроизделий. Примеры жертвенных слоев: Si02 в системе поли- кремний/диоксид кремния; поликремний в системе нитрид кремния/поли- кремний; Si02 в системе вольфрам/диоксид кремния; А) в системе полиимид/ алюминий (см. также Sacrificial Layer Etching (SLE)).

Sacrificial Layer Etching (SLE) — травление жертвенного слоя (другое название — травление защитного слоя). В этой технологии используется удаление скрытого, быстро протравливающегося слоя, например, для создания свободно перемещаемых структур. Это метод поверхностной микрообработки, при котором промежуточный слой, расположенный между двумя слоями других материалов, селективно протравливается (избирательно удаляется). Обычно селективность травления жертвенного слоя высока: скорость травления этого слоя намного выше скорости травления слоев, расположенных сверху и снизу этого слоя. Целью жертвенного травления является механическое освобождение одного или двух рабочих слоев и даже некоторых микроструктур. Наиболее часто в качестве жертвенного слоя используется диоксид кремния Si02.

Scale effect — масштабный эффект, критерий подобия. Философско-физическое понятие. Изменение (например, уменьшение, как бы масштабирование) воздействия разных эффектов на поведение объекта вследствие уменьшения размеров этого объекта. Пример: изменение свойств объекта (например, уменьшение некоторых характеристик этих свойств) вследствие изменения (например, уменьшения) размеров этого объекта. Требуются пояснения. Объем объекта пропорционален своему измерению (своему размеру), возведенному в третью степень. В то же время площадь поверхности объекта пропорциональна размеру объекта, возведенному во вторую степень. В результате эффект поверхностных сил (другими словами, поверхностные силы) становится больше, чем усилие тела, развиваемое на микроскопическом уровне. Например, доминирующей силой в движении микроскопических объектов является не инерционная сила, а электростатическая сила или сила вязкости. Свойства вещества микроскопических объектов также подвержены влиянию внутренней структуры вещества и размеров поверхности этого вещества. В результате значения характеристик (свойств) микроскопических объектов иногда отличаются от свойств основной массы вещества в макроскопическом мире. Фрикционные свойства зрения в микромире значительно отличаются от таких же свойств макромира (см. также Microtribology). Следовательно, масштабные эффекты (скорее, микромасштабные эффекты) должны быть тщательно рассмотрены при проектировании микроизделий; им следует уделять максимальное внимание при разработке МЭМС и НЭМС.

Scaling — масштабирование, пропорциональное уменьшение размеров; параметр масштабируемости микросистемы, который можно определить как Sc = —(dy/dV), где у — выходной энергетический параметр микросистемы; V— объем ее активных элементов. Если энергетические показатели микросистемы улучшаются при ее микроминиатюризации, параметр Sc увеличивается с уменьшением объема активных элементов (микросистема считается хорошо масштабируемой). Если параметр Sc не возрастает при меньших объемах, то это говорит о том, что микросистема слабо поддается масштабированию. Другой вариант: метод уменьшения размеров имеющегося кристалла микроизделия посредством выборочного сжатия по координате X и/шти Y. Уменьшение размеров биполярных и полевых МОП-приборов (масштабирование) для повышения плотности их компоновки может быть достигнуто расти иными путями. При этом основной задачей становится сохранение первоначальных характеристик приборов. Принципы масштабирования для биполярных приборов основаны на оптимизации произведения мощности на задержку сигнала для конкретной биполярной схемы. При уменьшении горизонтальных размеров биполярных схем с заданным коэффициентом вертикальные размеры приборов (т.е. толщина эпитаксиального слоя, ширина базовой области, глубина эмиттерной области) уменьшаются примерно с тем же коэффициентом, а плотность тока возрастает почти пропорционально квадрату этого коэффициента. При уменьшении размеров приборов эффекты, связанные с высоким уровнем легирования, такие как сужение ширины запрещенной зоны, становятся более существенными как для базовой, так и для эмиттерной области. Рабочее напряжение при уменьшении размеров биполярных приборов остается почти неизменным, поскольку напряжение включения /ья-переходов относительно не чувствительно к геометрии приборов и уровню легирования. Миниатюризация полевых МОП-транзисторов при уменьшении физических размеров этих приборов на масштабный коэффициент К имеет следующие особенности. Для того чтобы при уменьшении размеров прибора сохранить внутренние электрические поля на том же уровне, необходимо понизить рабочие напряжения также на коэффициент К. Такие физические размеры, как толщина оксида, длина затвора, ширина транзистора и глубина перехода, уменьшаются пропорционально К. Напряжение питания при уменьшении размеров элементов приборов обычно остается прежним.

Scanning Electron Microscope (SEM) — растровый электронный микроскоп. Микроскоп, который сканирует исследуемый образец электронным лучом. Измеряет интенсивность квантов, испускаемых образцом. Это могут быть вторичные электроны, отраженные электроны и т.д. Преобразует- измеренную интенсивность в электрический сигнал. Предназначен для определения геометрических характеристик анализируемых микроизделий — резкость границ топологических рисунков, расстояние между элементами микроизделий, степень рассовмещения и т.д. По сравнению с оптическими микроскопами характеризуется более высокими пространственным разрешением и глубиной резкости, а также возможностью проведения химического анализа на основе регистрации спектра рентгеновского излучения, генерируемого при облучении поверхности образца электронным пучком. Схема действия растрового электронного микроскопа: электроны, испускаемые электронной пушкой (нить накала обычно из вольфрама), ускоряются до энергии 2—40 кэВ; набор магнитных линз и отклоняющих катушек сканирования формирует электронный пучок малого диаметра, разворачиваемый в растр на поверхности образца. При облучении этой поверхности электронами возбуждаются три типа излучения, несущего полезную информацию: рентгеновские лучи, вторичные электроны и отраженные (обратнорасссянные) электроны.

Scanning Probe Microscope (SPM) — сканирующий зондовый микроскоп. Любой микроскоп, который использует зонд с наконечником атомных размеров. Проводится сканирование зондом в растре близ поверхности исследуемого образца. Для получения изображения осуществляется измерение физических величин между зондом и исследуемой поверхностью (см. также Scanning Tunneling Microscope).

Scanning Tunneling Microscope (STM) — сканирующий туннельный микроскоп. Микроскоп, который измеряет микроскопические размеры по принципу сохранения постоянным туннельный ток между зондом и исследуемым образцом (пока осуществляется сканирование растра зондом). По сути, это метод исследования электронных состояний поверхности и характеристик туннельного тока между образцом и наконечником сканирующего зонда. Разработан ряд методов измерения текущих характеристик туннельного тока сканирующего туннельного микроскопа. Типичным методом является метод биполярного туннелирования электрона, который устанавливает напряжение смещения образца в положительную или отрицательную сторону; сканирует только единожды. Другой метод представляет собой туннельный электронный метод спектроскопии. Он останавливает перемещение зонда на каждом пикселе в течение сканирования, измеряет приложенное напряжение и измеряет текущие характеристики туннельного тока. Оба метода могут описывать электронные состояния на поверхности исследуемого образца с высоким разрешением. Микроскоп изобретен в 1982 г. Г. Биннигом (Германия) и Г. Рорером (Швейцария). Он представляет собой систему «исследуемый образец + острие (игла)», к которым приложена разность потенциалов. Электроны из образца туннелируют на иглу, создавая таким образом туннельный ток. Сила этого тока значительно зависит от расстояния образец — игла. Возможны два режима: измерение туннельного тока и поддержание сверхмалого расстояния от острия до поверхности образца; в процессе сканирования игла движется вдоль образца, и сила тока меняется в зависимости от топографии поверхности; измерение изменения в положении острия (т.е. расстояние до поверхности образца) при постоянном туннельном токе; изменения фиксируются, и на их основе строится карта высот.

Второй режим используется чаще. Все сканирующие туннельные микроскопы можно разделить на две основные группы: работающие на воздухе (или в другой среде) и работающие в условиях сверхвысокого вакуума. Выделяют также низкотемпературные сканирующие туннельные микроскопы, предназначенные для работы в условиях криогенных температур. Ограничения на использование метода накладываются, во-первых, условием проводимости образца (поверхностное сопротивление должно быть не больше 20 МОм/см2), во-вторых, условием, чтобы глубина канавки была меньше ее ширины, поскольку в противном случае может наблюдаться туннелирование с боковых поверхностей. Сканирующая туннельная спектроскопия (STS) оказывает значительное влияние в исследовании МЭМС, НЭМС, сверхпроводников и т.д.

Schottky contact — контакт Шоттки (другое название — выпрямляющий контакт). Контакт, который можно создать прямым соединением металла с полупроводником. Такой контакт не допускает двухстороннее свободное протекание тока или перенос через контакт силицидов металла (пример силицида — TiSi2). Свойства контакта Шоттки определяются свойствами основных носителей тока в полупроводнике и используются при создании выпрямителей тока в форме диодов Шоттки.

Schottky defect — дефект Шоттки. Представляет собой потерянный атом в кристаллической решетке полупроводника. Понятие известно как «вакансия». Другими словами, недостающий в кристаллической решетке атом создает вакансию, называемую дефектом Шоттки. Рассматривается как точечный дефект.

Schottky diode — диод Шоттки. Полупроводниковый диод. Обладает более низким падением напряжения при прямом включении, чем обычные диоды. В то время как обычные кремниевые диоды имеют прямое падение напряжения около 0,6—0,7 В, применение диодов Шоттки позволяет снизить это значение до 0,2 В. Но, к сожалению, данное прямое падение напряжения присуще только диодам Шоттки с максимальным обратным напряжением, примерно равным десяткам вольт. При более высоком падении напряжения диод Шоттки становится сравнимым с обычными кремниевыми диодами, что ограничивает его применение. Диоды Шоттки используют переход металл — полупроводник в качестве барьера Шоттки (вместо р-п- перехода, как у обычных диодов). Барьер Шоттки также имеет меньшую электрическую емкость перехода, что позволяет заметно повысить рабочую частоту. Это свойство используется в современных интегральных микросхемах. где диодами Шоттки шунтируются переходы транзисторов логических элементов.

Secondary Ion Mass Spectroscopy (SIMS) — масс-спектроскопия вторичных ионов. Один из методов контроля и диагностики, применяемых в технологии МЭМС и НЭМС. Предназначен для определения химического состава вещества (для определения химических примесей). Химическими веществами, присутствие которых необходимо контролировать при таких исследованиях, являются легирующие примеси в кремнии (As, Р, В), а также примеси О, С, следы резиста, различные компоненты металлизации и металлические примеси. Это целый спектр химических элементов — от легких до тяжелых (Pt, Au, W). Суть метода заключается в следующем. На поверхность исследуемого твердого тела падают быстрые ионы. При этом происходит выбивание атомов и молекул исследуемого материала как в нейтральном виде, так и в заряженном состоянии (в виде положительных и отрицательных ионов). Эти ионы называются вторичными. Далее проводят масс-спектроскопические исследования числа вторичных ионов определенного сорта. Другими словами, в методе масс-спекгроскопии вторичных ионов материал с поверхности образца распыляется ионным пучком. Образующиеся при распылении ионные компоненты регистрируются и анализируются по массе. Изложим подробнее. Источник ионов формирует ионный пучок, который развертывается в растр на поверхности образца и распыляет материал с этой поверхности. Ионизированные компоненты распыленного вещества анализируются по массе. Результаты анализа отображаются в виде силы тока вторичного ионного пучка в зависимости от массы иона или двумерного изображения распределения вторичного пучка по массе ионов. Проведение анализа этим методом в сочетании с ионно-плазменным травлением поверхности позволяет регистрировать профили распределения примесей по глубине образца. Применяются как положительно, так и отрицательно заряженные первичные ионы с энергией 5—15 кэВ. Обычно применяются первичные пучки положительных ионов цезия (он обеспечивает высокий выход отрицательных ионов электроотрицательных компонентов мишени), а также пучки ионов 02+ (они обеспечивают высокий выход положительных ионов электроположительных компонентов мишени). При исследованиях методом SIMS можно обеспечить разрешение в плоскости до 0,5 мкм. Это позволяет анализировать отдельные топологические элементы МЭМС. Определяемые методом SIMS минимальные содержания примесей в кремнии (см3): Н = 51018; О = 15-1017; Р = 5Т015; As = 510м; В = 1-1013. Для количественных исследований используются эталоны.

Secondary structure of protein — вторичная структура белка. Укладка поли- пептидной цепи в альфа-спиральные участки и бетаструктурные образования (слои). В образовании вторичной структуры белка участвуют водородные связи. Объект для исследований в нанобиоинформационных технологиях.

Selective etching — селекгивное травление. Травление одного материала без удаления другого. Селективность (избирательность) травления определяется как отношение скоростей травления различных материалов. При сухом (плазменном) травлении главными факторами, определяющими селективность и скорость травления, являются: энергия и угол падения ионов; состав рабочего газа; давление, плотность мощности и частота; скорость потока; температура; загрузочный эффект. Процессы травления, применяемые для переноса рисунков в технологии МЭМС, должны быть в высокой степени селективными. Низкая селективность травления — 2:1, высокая селективность травления — это 30 : 1.

Selectivity — селективность. В МЭМС — это способность сенсора измерять только одну физическую величину. В случае с химическим сенсором — это способность определять только отдельный химический элемент.

Self-assembly — самосборка. Процессы сборки (монтажа) МЭМС можно разделить на два этапа: перенос микроструктур с донорской подложки и самосборка. В процессе самосборки могут использоваться силы различной природы. Наиболее широко применяются капиллярные силы. Технологию самосборки с использованием капиллярных сил можно проиллюстрировать следующим примером. Подложка и компоненты, которые необходимо смонтировать на ней, имеют гидрофобные связующие участки. Топология этих участков сформирована с помощью фотолитографии, причем связующий участок может не покрывать всей поверхности отдельно взятого компонента. На связующий участок напыляют золото. На покрытые золотом участки осаждается самособирающаяся гидрофобная пленка (например, монослой алкан-этинола). После осаждения монослоя подложка погружается в воду. Поверхность воды покрыта тонкой пленкой гидрофобного жидкого адгезива. При погружении подложки адгезив избирательно покрывает связующие участки этой подложки. При погружении в воду компонентов, подлежащих монтажу на подложке, их гидрофобные связующие участки приходят в контакт с покрытыми адгезивом участками подложки. При этом ориентация компонентов относительно подложки происходит спонтанно и обусловлена минимизацией свободной поверхностной энергии на границах раздела адгезив — вода и монослой — вода. Точность угловой ориентации составляет до 0,3°. Чтобы избежать склеивания компонентов между собой, адгезивом покрываются только связующие участки подложки. Для этого монтируемые на подложке компоненты вводятся под поверхность воды. Делается это, например, с помощью пипетки, чтобы миновать слой адгезива, покрывающий поверхность воды. Фиксирование (закрепление) компонентов на подложке осуществляется путем отвердения адгезива с помощью тепловой энергии или УФ-излучения. После этого изделие может быть извлечено из воды. Адгезив должен иметь высокую поверхностную энергию раздела с водой. Другая технология самосборки основана на распознании формы, что возможно при наличии у соединяемых между собой компонентов комплементарных (взаимосоответствующих) по форме поверхностей. Для соединения (крепления) компонентов используется припой. Поэтому данная технология получила название shape-and-solder-directed self-assembly — самосборка, основанная на распознании формы и пайке. Процесс состоит из двух этапов: сборки микроизделия и кремниевого носителя; сборка кремниевого носителя (с закрепленным в нем микроизделием) и защитной крышки. На первом этапе микроизделие закрепляется с помощью припоя в пирамидальном углублении кремниевого носителя. Это углубление получают с помощью анизотропного травления. Наружная поверхность кремниевого носителя имеет пирамидальную форму, что обеспечивает в дальнейшем взаимное геометрическое распознание носителя и крышки на втором этапе сборки, поскольку крышка тоже имеет комплементарную пирамидальную форму и специальное углубление. Сборка инициируется путем создания турбулентного течения в растворе этиленгликоля. В него погружены кремниевые носители и микроизделия. Для создания турбулентных потоков используется поршневой насос. Температура поддерживается па уровне температуры жидкого припоя. Используют припои с температурой плавления до 197°С (соот- дютствует температуре кипения этиленгликоля). После завершения первого этапа сборки в раствор добавляются крышки. Каждая крышка имеет пять участков, покрытых пленкой припоя. Четыре участка служат для закрепления электрических выводов кремниевого носителя, пятый участок, расположенный в центре на дне углубления в крышке, — для закрепления опорного элемента микроизделия.

Self-heating — самонагревание. Явление, при котором вещество (радиоактивное) разогревает само себя за счет поглощения энергии, выделяемой внутри этого вещества.

Semiconductor — полупроводник. Неметаллический материал, например кремний. Материал, который имеет способность создавать проводящее электричество в зависимости от примесей. Полупроводники — материалы, которые используются для создания конструкций самых современных электронных приборов. Кремний — наиболее широко используемый полупроводник. Есть и другие: германий Ge, арсенид галлия GaAs, фосфид индия InP. Другими словами, полупроводник — материал, электрические свойства которого в сильной степени зависят от концентрации в нем химических примесей и внешних условий (температуры, излучения и пр.). Полупроводниками являются вещества, ширина запрещенной зоны которых составляет 0—6 эВ, например, алмаз можно отнести к широкозонным полупроводникам, a InAs — к узкозонным. В зависимости от того, отдает ли примесь электрон или захватывает его, примесь называют донорной или акцепторной. Свойство примеси может меняться в зависимости от того, какой атом в кристаллической решетке она замещает, в какую кристаллографическую плоскость встраивается. Наиболее дешевый способ промышленного получения монокристаллического технологического кремния — метод Чохральского. Для очистки технологического кремния используют также метод зонной плавки.

Sensitivity — чувствительность. Это минимальный входной сигнал, необходимый для генерации измеряемого выходного сигнала, имеющего определенное отношение сигнал-шум, или изменение выходного сигнала сенсора в ответ на изменение входного сигнала (по всему полному диапазону сенсора). Изменение параметров окружающей среды вокруг сенсора приводит к изменениям внутри него, и чувствительность показывает способность сенсора де- текгировать эти изменения. Для некоторых сенсоров чувствительность используется в качестве изменений параметров ввода для создания изменений параметров на выходе.

Separation by Implantation of Oxygen (SIMOX) — разделение имплантацией кислорода. Широко применяемая технология изготовления кремниевых микроструктур. Здесь используется диоксид кремния, сформированный путем имплантации кислорода при высоких температурах в кремниевую подложку. Цель технологии — создание в кремнии диэлектрических микрообластей Si02, но не на поверхности Si, а внутри него. Атомы кислорода с помощью ионной имплантации словно «застреливаются» сразу непосредственно на нужную глубину в подложку кремния, оставляя над созданной таким образом областью Si02 «нетронутый» монокристаллический кремний. Разработанная [ВМ (США) эта уникальная технология обеспечивает высококачественное соединение областей Si — Si02. Внутри кремния формируется что-то вроде скрытых слоев из Si02.

Shape memniy alloy — сплав памяти формы. Сплав может вернуть свою первоначальную форму после деформации, которая произошла вследствие изменения температуры. Обычно такие сплавы могут возвращаться в первоначальное состояние при деформации вплоть до 8%. Микроизделия из сплавов находятся в деформированном состоянии, пока нагреты до температуры выше температуры трансформации; при снижении температуры микроизделия возвращаются к исходной форме тела. Известны следующие сплавы памяти lt;|юр- мы: сплав Ti — Ni; Au — Cd; Ag — Cd; Cu — Au — Zn и др. Сплавы памяти формы используются в микроактюаторах как структурный материал благодаря своим уникальным металлическим свойствам, большой деформации и силе, генерируемой при восстановлении первоначальной формы. Применяются, например, для увеличения степени свободы перемещения медицинских эндоскопов в инвазивной микрохирургии. Перспективный пленочный материал для микромашин (см. также Shape memory alloy actuator).

Shape memory alloy actuator — актюатор сплава памяти формы. Актюатор, который использует в качестве исполнительного механизма сплав памяти формы. Имеет следующие достоинства: компактность, легкость, относительно высокое выходное усилие. Управление данным микроактюатором можно осуществлять в соответствии с циклом нагрева микроустройства либо простым переключением электрического тока через сам микроактюатор. Примеры актюаторов: микрозахваты для управления клетками; микроклапаны для регуляции очень маленьких потоков жидкости; активные эндоскопы для медицинского использования.

Shape memory effect — эффект памяти формы. Механизм, по которому объект, пластически деформированный при низкотемпературных мартенситных условиях, восстанавливает свою первоначальную форму при нагреве и снятии внешней нагрузки. Мартенситное превращение — полиморфное превращение, при котором изменение взаимного расположения составляющих кристалл атомов происходит путем их упорядоченного перемещения, причем относительные смещения соседних атомов малы по сравнению с междуатом- ным расстоянием. Перестройка кристаллической решетки в микрообластях обычно сводится к деформации ее ячейки, и конечная фаза мартенситного превращения — однородно деформированная исходная фаза. Деформация мала (~1—10%) и соответственно мал, по сравнению с энергией связи в кристалле, энергетический барьер, препятствующий однородному переходу исходной фазы в конечную. Мартенсит — структура кристаллических твердых тел, возникающая в результате сдвигового бездиффузионного полиморфного превращения при охлаждении. Назван по имени немецкого металловеда Мартенса (1850—1914 гг.).

Shape memory polymer — полимер памяти формы. Полимер, который восстанавливает свою первоначальную форму после деформирования при нагреве либо ином воздействии. Для обладания эффектом памяти формы полимер должен иметь смешанные области: связанную или частично кристаллизованную фиксированную фазу и так называемую обратную фазу. Запоминание и восстановление формы проходит через следующие этапы. Полимер выдерживают при температуре выше определенной для смягчения как фиксированной, так и обратной фазы. Затем, удерживая полимер в одной форме (первичная форма), температуру понижают для замораживания фиксированной фазы, в то время как обратная фаза остается размягченной, сохраняя таким образом первичную форму. Затем полимер деформируется в другую (вторичную) форму внешней силой и охлаждается, приводя к замораживанию обратной фазы и сохраняя вторичную форму. В данном состоянии вторичная форма сохраняется, если даже внешнюю нагрузку убрать. Сохраненная первичная форма восстановится, если полимер нагреть до температуры, при которой только обратная фаза размягчена. Поскольку восстановление формы возможно размягчением с помощью нагрева, генерируемая сила ограничена. Некоторые полимеры восстанавливают форму не только вследствие наг рева, но и при изменении pH, электрическим или световым импульсом. Полимеры памяти формы изготовляют из полиэстра, полиуретана, сополимера бугадиена и стирола, трансполиизопрена.

Sheet resistance — поверхностное сопротивление. Характеристика вещества, сформированного таким образом, что его сопротивление изменяется как функция его поперечного сечения. Поверхностное сопротивление слоя равно сопротивлению, разделенному на толщину материала. Удельное поверхностное сопротивление R, выражаемое в омах, является, таким образом, сопротивлением квадратного участка слоя независимо от размеров квадрата. R = p/d, где р [Ом-см] — удельное объемное сопротивление материала области (слоя), d — толщина слоя [см].

Shim — шимм, прокладка, прослойка. Тонкая клиновидная часть вещества, применяемая для закупоривания микротрещин и получения плоской поверхности.

Shredingcr Wave Equation (SWE) — волновое уравнение Шредингера Важнейшее отношение в квантовой механике. Характеризует энергетическое состояние электронов. Это уравнение предложено австрийским физиком Эрвином Шредингером в 1925 г. Описывает пространственно-временную зависимость в квантово-механических системах. Играет огромную роль в квантовой механике, по аналогии со вторым законом Ньютона в классической механике. По

сути описывает вероятность нахождения частицы в заданной точке пространства и в общем случае имеет вид: ——At?(r,t)+ED(r)A'l'(r,t)=——ДЧЧг,0gt;

2т              i д 1

Shrinkage — масштабирование; пропорциональное уменьшение размеров (см. также Scaling).

Signal-to-Noise Ratio (SNR) — коэффициент сигнал-шум. Отношение выходного сигнала с входным сигналом к выходному сигналу без входного сигнала. Отношение средней мощности компоненты информационного сигнала к средней мощности шумовой компоненты в сигнале, состоящем из суммы компоненты информационного сигнала и сокомпоненты, поврежденной шумом. Это безразмерная величина. Коэффициент бывает взвешенный (измеряемый в соответствии с кривой чувствительности человеческого слуха) и невзвешенный (как есть).

Silane (SiH4) — силан. Химическая формула — SiH4. Силан — это самовоспламеняющийся, токсичный газ с предельно допустимой концентрацией загрязнений в воздухе производственного помещения 5%о. Силан широко используется для осаждения пленок, содержащих кремний в различных процессах химического осаждения из газовой фазы. Другое название — моносилан.

Silicide — силицид. Соединение металла и кремния. Силицид можно сформировать термической реакцией различных металлов с кремнием. Широко используется в качестве контактов кремния с проводниками.

Silicon — кремний. Атомный символ Si. Кремний — 14-й элемент периодической таблицы Д.И. Менделеева. Атомный вес 28,0855 а.е.м. (г/моль). Кремний относится к IV группе элементов и является полупроводником при комнатной температуре с шириной запрещенной (энергетической) зоны 1,1 эВ. Кремний — самый широко используемый материал в полупроводниковой промышленности. Получение высокочистого полупроводникового материала достигается методом Чохральского или методом зонной плавки. Кремний широко используется в таких формах: монокристаллический; поликристал- лический; аморфный; нитрид кремния; оксид кремния. Кремний имеет плотность 2,33 г/см3, теплопроводность 149 Вт/(м- К), температура плавления 1688 К.

Silicon dioxide — диоксид кремния. Химическая формула SiOr Изолятор с диэлектрической постоянной 3,9 и элекгрическая прочность диэлектрика (5—15)-106 В/см. Термодинамически стабилен на кремнии до температуры плавления кремния. Аморфное соединение кремния и кислорода с показателем преломления 1,46, точкой плавления ~1700°С, шириной запрещенной (энергетической) зоны 8,1 эВ.

Silicon fusion bonding — кремниевое соединение методом сплавления. Технология объединения гидрофилизованных подложек, сделанных из Si, окисленного кремния и т.д. первичной водородной связью между поверхностями и затем связи Si — О — Si после отжига при высокой температуре (см. также Fusion bonding). Кремниевое соединение методом сплавления используется

для формирования примесных диффузионных слоев или слоев изоляции внутри подложки посредством соединения двух кремниевых пластин, одна или обе из которых окислены (оксидированы). Технология также используется для соединения подложек, которые содержат примеси разных типов или имеют разную концентрацию, как альтернативный процесс примесной диффузии с коррекцией по глубине или эпитаксиального роста, где требуются высокие температуры и процессы, продолжительные по времени. Главная проблема данного метода в том, что это высокотемпературный процесс, все низкотемпературные процессы могут быть только после сплавления. В настоящее время исследователи ищут способы понижения температуры процесса с помощью использования обработки плазмой перед соединением и применения технологии соединения не кремниевых материалов. Также может быть получено соединение оксидированных подложек, кремний-на-изоляторе, при котором слой изоляции как бы зажат между двумя кремниевыми подложками. Структуры кремний-на-изоляторе используются для отделения интегральных элементов оксидом или другими диэлектриками для улучшения функциональных характеристик, например, в производстве матриц фотодиодов и т.д. Другое применение технологии — это соединение подложек, которые были просверлены или в них были вырезаны канавки, для получения точных структур, вьпю;шенных внутри подложки. Таким образом изготавливают сенсоры давления, теплообменники в лазерных диодах с внутренней охлаждающей структурой и т.д.

Silicon nitride — нитрид кремния. Химическая формула Si3N,. Изолятор с диэлектрической постоянной 7,5. Используется как барьерный материал в процессах полупроводникового производства. Соединение, сформирован- I юе из кремния и азота, осаждается и травится для получения маскирующего слоя, требуемою для последующей высокотемпературной обработки, такой как окисление.

Silicon on Insulator (SOI) — кремний-на-изоляторе (КНИ). КНИ — технология изготовления полупроводниковых приборов, основанная на использовании трехслойной подложки со структурой кремний-диэлектрик-кремний. Кроме собственно наименования технологии термин «кремний-на-изоляторе» также часто употребляется в качестве названия поверхностного слоя кремния в КНИ-структуре. Подложка, выполненная по технологии кремний-на-изоляторе, представляет собой трехслойный пакет, который состоит из монолитной кремниевой пластины, диэлектрика и размещенного на нем тонкого поверхностного слоя кремния. В качестве диэлектрика может выступать диоксид кремния Si02 или, гораздо реже, сапфир (в этом случае технология называется «кремний-на-сапфире», или КНС). Дальнейшее производство полупроводниковых приборов с использованием полученной подложки по своей сути практически ничем не отличается от классической технологии, где в качестве подложки используется монолитная кремниевая пластина. В настоящее время наиболее распространены КНИ-подложки, где в качестве изолятора выступает диоксид кремния. Подложки могут быть получены следующими основными способами: ионным внедрением, сращиванием пластин, управляемым сколом и эпитаксией. Технология ионного внедрения также известна как ионная имплантация, имплантация кислорода, ионный синтез захороненных диэлектрических слоев и SIM OX (Separation by Implantation of Oxygen). При использовании данной технологии монолитная кремниевая пластина подвергается интенсивному насыщению кислородом путем бомбардировки поверхности пластины его ионами с последующим отжигом при высокой температуре, в результате чего образуется тонкий поверхностный слой кремния на слое оксида. Глубина проникновения ионов примеси зависит от уровня их энергии, а поскольку технология КНИ подразумевает достаточно большую толщину изолирующего слоя, то при производстве подложек приходится использовать сложные сильноточные ускорители ионов кислорода. Это обусловливает высокую цену подложек, изготовленных по этой технологии, а большая плотность дефектов в рабочих слоях является серьезным препятствием при массовом производстве полупроводниковых приборов. При использовании технологии сращивания пластин (wafer bonding) поверхностный слой образуется путем прямого сращивания второй кремниевой пластины со слоем диоксида. Для этого гладкие, очищенные и активированные за счет химической или плазменной обработки пластины подвергают сжатию и отжигу, в результате чего на границе пластин происходят химические реакции, обеспечивающие их соединение. Данная технология практически идеальна для изготовления КНИ-подложек с толстым поверхностным слоем, но с его уменьшением начинает нарастать плотность дефектов в рабочем слое, а кроме того, усложняется технологический процесс и, как следствие, растет стоимость готовых изделий. В результате подложки с толщиной поверхностного слоя менее 1 мкм, которые наиболее востребованы при производстве быстродействующих схем с высокой степенью интеграции, имеют тот же набор недостатков, что и подложки, изготовленные по технологии ионного внедрения. Технология управляемого скола, или Smart Cut™, разработанная французской компанией Soitec, объединяет в себе черты технологий ионного внедрения и сращивания пластин. В данном технологическом процессе используются две монолитные кремниевые пластины. Первая пластина подвергается термическому окислению, в результате чего на ее поверхности образуется слой диоксида, затем верхняя лицевая поверхность подвергается насыщению ионами водорода с использованием технологии ионного внедрения. За счет этого в пластине создается область скола, по границе которой пройдет отделение оставшейся массы кремния. По завершении процедуры ионного внедрения пластина переворачивается и накладывается лицевой стороной на вторую пластину, после чего происходит их сращивание. На завершающей стадии происходит отделение первой пластины, в результате которого на поверхности второй остается слой диоксида и тонкий поверхностный слой кремния. Отделенная часть первой пластины используется в новом производственном цикле. Производство КНИ- подложек по технологии управляемого скола требует большого числа операций, но в его процессе используется только стандартное оборудование. Кроме того, важным достоинством пластин, полученных по этой технологии, является низкая плотность дефектов в рабочем слое. В случае использования эпитаксиальной технологии (seed method) поверхностный слой образуется за счет выращивания кремниевой пленки на поверхности диэлектрика. Активные элементы, полученные на таких подложках, демонстрируют отличные рабочие характеристики, но большое число технологических проблем, связанных с эпитаксиальным процессом, пока еще не дает возможностей для массового внедрения этой технологии.

Silicon on Sapphire (SOS) — кремний-на-сапфире. Быстрая МОП-техноло- гия, при которой кремний эпитаксиально выращивается на сапфировой подложке и затем вытравливается между транзисторами. Каждое устройство, таким образом, изолируется либо воздухом, либо оксидом от других устройств.

Silicon tetrachloride — тетрахлорид кремния. Химическая формула SiCl4. Это коррозийное вещество с острым, удушающим запахом. Используется в процессе химического осаждения из газовой фазы нитрида кремния и эпитаксиальных пленок кремния.

Simulation — моделирование, симулирование. Использование САПР устройств для имитации поведения реальных микросхем и микроустройств с помощью наборов различных моделей. Позволяет проектировщикам микроустройств тестировать и находить недостатки перед изготовлением этих микроизделий.

Simulation Program for Integrated Circuits Emphasis (SPICE) — программа моделирования для анализа интегральных схем. Предназначена для моделирования ИС на электрическом уровне и позволяет проверять правильность работы схемы на уровне виртуальной компьютерной модели. Разработана в университете Беркли (США).

Single crystal — монокристалл. Крупный (КП2—103 мм) и обычно достаточно хорошо ограненный отдельный кристалл с однородной и регулярной внутренней структурой. По степени совершенства реальные монокристаллы подразделяют на немозаичные (обладающие практически идеальной структурой) и кристаллы с мозаичной структурой. Монокристаллы чаше всего получают рекристаллизацией поликристаллов, осаждением из газовой фазы, а также спонтанной (мелкие) или направленной (крупные) кристаллизацией растворов или расплавов

Single Crystal Reactive Ion Etching and Metallization (SCREAM) — травление монокристаллического кремния с металлизацией. Это метод сухого травления. Технология включает в себя реактивное травление монокристаллического кремния и процесс металлизации. Технология реактивно-ионного травления используется для формирования на кремниевой подложке подвижных микроструктур с поперечными размерами более 250 нм и произвольной их ориентацией. А для формирования управляющих электродов применяют процесс ступенчатой металлизации поверхности, основанный на методах напыления металла, и сухое травление металла. Технология может использоваться для формирования сложных геометрических структур: круглых, треугольных и др. С помощью нее можно реализовывать интегрированные емкостные микроактюаторы с высоким характеристическим соотношением, позволяющие возбуждать электростатические силы, которые приводят в движение механические микроэлементы.

Single Electron Device (SED) — одноэлектронные устройства. Наноуров- невые устройства, которые могут управлять движением отдельных электронов. Такие устройства имеют одну или несколько сверхмалых областей проводимости с весьма низкой емкостью. Из-за большой результирующей зарядной энергии этой области электрический заряд в ней становится квантованным, а значит, создав определенные условия, можно воспрепятствовать туннелированию электронов в область и из нее. Такой эффект, носящий название кулоновской блокады (Coulomb blockade), может быть использован для управления потоком электронов. Фундаментальным SED- устройством является одноэлектронный транзистор (SET). Он содержит только одну область проводимости, соединенную с истоковым и стоковым электродами туннельными барьерами и имеющую емкостную связь с электродом затвора. Периодически изменяя напряжение на затворе такого транзистора, за счет повторяющегося эффекта кулоновской блокады возможна модуляция тока, протекающего через область исток-сток. Более того, в одноэлектронных устройствах, имеющих несколько областей с взаимной емкостной связью, становится возможным перемещение через эти области отдельно взятых элекгронов. Таким образом, на основе SED возможна реализация принципиально новых логических схем, рассчитанных на управление отдельно взятыми электронами, например, одноэлектронных схем бинарных диаграмм решения (BDD). Из материалов, используемых для реализации SED, например, металлов, полупроводников семейства ASB. и кремния, последний наиболее интересен с практической точки зрения. Он позволяет создавать чрезвычайно маленькие области проводимости с емкостью порядка аттофарад (10 |8) и эффектом кулоновской блокады, проявляющимся при комнатной температуре.

Sintering — синтерование, спекание. Процесс нагревания вещества до температуры ниже температуры плавления, но достаточно высокой для соединения или сплавления отдельных частей. Частицы сливаются из порошкового состояния с помощью диффузии, которая происходит в процессе горения при повышенной температуре.

Slip — сдвиг. Деформация упругого тела, характеризующаяся взаимным смещением параллельных слоев (или волокон) материала под действием приложенных сил при неизменном расстоянии между слоями.

Slurry — суспензия. Жидкость, содержащая суспендированные абразивные компоненты. Используется для доводки, полировки, шлифования твердых поверхностей. Это ключевой элемент процесса химико-механического полирования.

Smart actuator — умный актюатор. Микроактюатор, обладающий функциями сенсирования (детекгирования) и обработки сигнала. Для получения микроустройств меньших размеров имеет смысл использовать интеграцию актюатора с сенсором и схемой обработки сигнала в одном объединенном компоненте. Некоторые полимерные актюаторы могут быть «умными», поскольку они обладают функциями детектирования и обработки сигнала.

Smart dust — умная пыль. Структура с полным отсутствием механических связей между элементами, обладающая возможностью активного (собственный микроактюатор, движитель) или пассивного (движение в потоке газа, жидкости) пространственного перераспределения элементов. В этих структурах возможны эпизодические непосредственные информационные связи, однако наиболее вероятна реализация общения и управления через центральное управляющее звено. При этом в основе деятельности системы лежит асинхронная деятельность элементов. Некоторые вероятные области применения таких систем: наблюдение за погодой и радиационной обстановкой; аэро- и гидродинамические измерения в потоках; диагностические и ремонтные работы внутри трубопроводов, работающих двигателей, горячих зон; «тараканы» для уборки и сортировки мусора; поиск потерянных предметов и т.п.

Smart pill — умная таблетка. Робот, который выполняет измерения и осуществляет доставку лекарственных средств внутри организма. В настоящее время наибольшее распространение получили умные таблетки, которые исследуют состояние желудочно-кишечного тракта человека. Эта умная таблетка состоит из микроприбора для отбора проб, необходимых для измерений, отсека для хранения лекарства, микросистемы впрыска, интеллектуального микросенсора и контроллера. Все изготовлено на кремниевой подложке. Все устройство должно потреблять ничтожно малое количество энергии.

Smart sensor — умный сенсор. Сенсор, в котором электроника, обрабатывающая выходной сигнал сенсора, частично или полностью находится с ним на одном чипе. Умный сенсор — это комбинация чувствительного элемента и схемы обработки сигнала (для таких целей, как преобразование импеданса и компенсация температуры), изготовленная на одном чипе. Главная цель интеграции — это минимизация шума и дрейфа, ухода сигнала в ходе передачи. Кроме того, возможна интеллектуальная обработка информации. В настоящее время встречаются интеллектуальные сенсоры среди акселерометров и сенсоров давления.

Smart surface — умная поверхность. Структура, обладающая жестким, фиксированным расположением элементов в узлах сетки (необязательно на одной поверхности), исключающая пространственное перераспределение элементов в системе координат поверхности. При этом движение элементов или деформация сетки возможны не только по инициативе элементов. Активные информационные связи между элементами и центральным звеном для обеспечения синхронной и согласованной деятельности позволяют решать локальные и глобальные задачи управления. Некоторые области применения умных поверхностей: создание структур, в которых согласованные движения элементов гасят турбулентность и уменьшают аэро- или гидродинамическое сопротивление; создание активных акустических подавителей шума; создание активных адаптивных оптических систем и радиотехнических антенн; создание систем диагностики состояния и очистки корпуса корабля.

Soft bake — предэкспозиционная сушка. Первая стадия термообработки фоторезиста. Осуществляется после нанесения фоторезиста перед его экспонированием. Выполняется при температуре ~90°С. Позволяет подсушить пленку фоторезиста и улучшить его адгезию к подложке.

Soft lithography — легкая литография. Наиболее часто используемое всеобъемлющее понятие для набора методов (наноконтактная литография, наноштамповка и т.д.), которые просты по идее и основаны на наноструктури- рованных формах или шаблонах. Легкая литография может использоваться для создания наноуровневых изображений посредством нанесения краски и прессованием ее на поверхность или нанесением углублений негативных частей формы (шаблона) на поверхность и т.д. Методы очень просты в принципе, и, так как они подразумевают наличие печатной машины, есть возможность массового производства. Методы не требуют специального оборудования и сверхчистых комнат, как на заводах, изготавливающих кремниевые чипы.

Sol-gel conversion actuator — актюатор золь-гелевого преобразования. Ак- тюатор, который использует переход между золевым состоянием (жидкость) и гелевым состоянием (твердое тело). Например, если электроды помещены на маленькую частицу геля натрия полиакрилата в электролитическом растворе и к ним приложено напряжение, частица многократно изменяет свою форму. Они могут быть соединены последовательно, загерметизированы в тонкую трубку и могут образовывать множественные ножки для получения микроробота, который перемещается в одном направлении подобно тому, как движется сороконожка. Другой вариант — это микроробог в виде червяка, который автоматически перемещается по тонкой трубке.

Solid state — твердое состояние, твердотельный. Понятие относится к электронным микроустройствам, таким как транзисторы, которые управляют движением электронов в твердых материалах (в противоположность — в вакууме).

Solid-state image sensor — твердотельный датчик изображения. Полупроводник, который преобразует оптическое изображение в электрический сигнал. Твердотельный датчик изображения классифицируется по способу выбора элементов картинки: датчик изображения МОП-типа использует адресацию, а ПЗС-типа — метод передачи сигнала. В датчике изображения ПЗС-типа свет фиксируется благодаря накоплению электрического заряда в МДП-конденсаторе под воздействием фотонной «бомбардировки». Этот заряд пропорционален интенсивности светового потока. Особенность устройств на базе ПЗС — поступление электрического импульса от фотоэлемента не напрямую в аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), а в соседний элемент в том же столбце матрицы. Сигналы от отдельных столбцов одной строки попадают в регистр передачи зарядов, после чего передаются дальше — на АЦП. Таким образом, ввод изображения происходит построчно. Далее информация о световом импульсе преобразуется в цифровой вид. Фотосенсор, выполненный по технологии КМОП, представляет собой матрицу КМОП-элементов, отвечающих каждый за свой пиксель и самостоятельно обрабатывающих информацию о нем. Элемент матрицы содержит фотодиод, усилительный каскад и несколько вспомогательных транзисторов. Сигналы от отдельных фотоэлементов поступают на металлическую «сетку», откуда показания считываются по строкам фотоматрицы, по фрагментам строк или по отдельным фотоэлементам. Поставщиками ПЗС являются компании Kodak (США), Fuji (Япония), Matsushita (Япония), Philips (Нидерланды), Sony (Япония), Texas Instruments (США). Среди производителей КМОП-элементов — Agilent Technologies (США), Canon (Япония), Conexant Systems (США), Mitsubishi (Япония), Motorola (США), OmniVision Technologies (США), STMicroelectronics (США).

Solvent — растворитель. Индивидуальные химические соединения или смеси, способные растворять различные вещества.

Span — интервал. Динамический диапазон физических сигналов, которые можно преобразовать в электрические сигналы сенсором. Модуль разницы между двумя пределами номинального диапазона измерительного устройства. Например, номинальный диапазон —10 В и +10 В, интервал равен 20 В.

Specific heat — удельная теплоемкость. Физическая величина, равная отношению теплоемкости вещества к его массе. Физическая величина, показывающая количество теплоты, которое нужно передать 1 кг этого вещества для его нагревания на ГС. Единица измерения — 1 Дж/(кг°С).

Spider bonding — паучковое крепление. Метод соединения кристалла микроизделия к выводам корпуса. Отформованная рамка с выводами размещена поверх чипа, и все контакты формируются одновременно в ходе одной операции. Технология автоматизированной сборки микроизделий на ленточном носителе использует эту технологию паучкового крепления для получения межсоединений.

Spin coating — технология получения покрытий методом центрифугирования. Пример: нанесение фоторезиста.

Spontaneous emission — спонтанная эмиссия. В явлении спонтанной эмиссии атом в возбужденном состоянии переходит в основное состояние и спонтанно излучает фотон. Эта «спонтанная» эмиссия в некотором смысле является стимулированной эмиссией; здесь стимулирующим полем являются колебания вакуума.

Spontaneous polarization — спонтанная поляризация. В некоторых классах полярных ионных кристаллов и веществах, относящихся к группе жидкокристаллических, в определенном температурном интервале наблюдаются фазовые переходы без изменения агрегатного состояния, в процессе которых происходит существенная перестройка их структуры. Такая перестройка без нарушения физически и химически однородного состояния вещества приводит к существенному изменению электрических свойств диэлектриков (проводимости, диэлектрической проницаемости), оптической активности и др. Вблизи фазовых переходов, возникающих при изменении характеристик окружающей среды, данные параметры могут изменяться резко, иногда на несколько порядков. Такие фазовые переходы, при которых неполярные вещества самопроизвольно (спонтанно) переходят в полярное состояние, называют сегнетоэлектрическими, а сам процесс перехода в новое состояние — спонтанной поляризацией.

Sputtering — металлизация, напыление. Процесс испускания атомов или группы атомов с поверхности катода (отрицательного электрода) в вакуумной трубке как результат воздействия тяжелых ионов. Этот процесс используется для осаждения тонкого слоя металла на стекло, пластик, металл или другую поверхность в вакууме.

Stability — устойчивость, стабильность. Способность инструмента удерживать свои метрологические характеристики внутри определенных границ.

Standard atmosphere — стандартная атмосфера. Единица давления, равная 760 мм ртутного столба.

Standard Hydrogen Electrode (SHE) — стандартный водородный электрод. Его устройство таково. Платиновый электрод, покрытый мелкодисперсной платиной (платиновой чернью), погруженный в раствор серной кислоты с активностью ионов водорода I моль л ', обдувается струей газообразного водорода под давлением 100 кПа при Т = 298 К. При этих условиях он служит электродом сравнения, от которого отсчитывают потенциалы других электродов.

Static frictional force — сила трения покоя. Сухое трение, возникающее при относительном покое тел, называют трением покоя. Силами сухого трения называют силы, возникающие при соприкосновении двух твердых тел при отсутствии между ними жидкой или газообразной прослойки. Они всегда направлены по касательной к соприкасающимся поверхностям. Сила трения покоя всегда равна внешней силе и направлена в противоположную сторону. Сила трения покоя не может превышать некоторого максимального значения Г

тр max

Stator — статор. Неподвижная часть электрической машины, выполняющая функции магнитопровода и несущей конструкции.

Steady state analysis — анализ устойчивого состояния МЭМС. Определяет ответ микросистемы, подвергнутой затуханию (демпфированию) и синусоидальным силам возбуждения. Алгоритм анализа равновесных состояний (DC analysis) — это обнаружение равновесного состояния микроизделия при приложении к нему постоянных механических сил или напряжения. Наконец, алгоритм анализа переходных процессов (transient analysis) раскрывает мгновенное состояние микросистемы как функцию времени.

Step coverage — переходное покрытие. Если слой материала осажден поверх тонкой полоски материала, это есть отношение толщины пленки вдоль стенок ступеньки к толщине пленки на дне ступеньки. Химическое осаждение из газовой фазы при пониженном давлении и плазмохимическое осаждение из газовой фазы имеют отличный показатель step coverage.

Step response — переходная характеристика, реакция на (единичный) скачок. Вследствии инерции и восстанавливающих сил упругости, а также сил, соответствующих активным областям акгюаторов, выходное усилие микро- актюаторов не изменяется резко в ответ на скачок входного сигнала. Ответная реакция микроактюатора может быть достаточно сложной и в основном представляет собой не экспоненциальную функцию.

Stepper — установка совмещения и последовательного шагового мультиплицирования. Устройство экспонирования резиста, основанное на проекционной литографии и процедурах последовательного шагового экспонирования (см. также Photolithography).

Stereochemistry — стереохимия. Наука, изучающая пространственное строение молекул и его влияние на химические и физические свойства веществ. Начала развиваться после открытия Ж.Б. Био (J.B. Biot, 1815) оптической активности органических соединений в растворах. Стереохимия включает три основных раздела. Статическая (конфшурационная) стереохимия, которая изучает пространственное строение молекул, их изомерию и влияние молекулярной структуры на физические свойства Конформационный анализ, изучающий зависимость физических и химических свойств от конформаций молекул. Динамическая стереохимия, которая изучает стереохимически нежесткие молекулы и стерический ход химических реакций. Базовыми понятиями стереохимии являются хиральность, конфигурация, конформация. Теоретический аппарат стереохимии — теория групп, топология, теория графов, квантовая химия, молекулярная механика, термодинамика. Основные экспериментальные методы — спектрополяриметрия, колебательная и ЯМР-спек- троскопия, дифракционные методы. Последние позволяют получить наиболее надежные данные о молекулярной структуре и определить абсолютную конфигурацию хиральных молекул. Для современной стереохимии характерно комплексное изучение оптически активных соединений, развитие методов асимметрического и стереонаправленного синтеза и катализа.

Stereolithography — стереолитография. Процесс получения трехмерных структур расслоением двухмерных форм вследствие термообработки некоторых жидких фотополимеризованных смол лазерным лучом. В общем стереолитография состоит из ультрафиолетового лазера, сканера лазерного луча, подъемного устройства, фотополимеризованной смолы, компьютера. Существует два основных метода стереолитографии: сканирующая и проекционная. Сканирующая микростереолитография формирует твердую микроструктуру по шаблону, воссоздавая ее способом точка-за-точкой, линия-за-линией. Проекционная стереолитография каждый слой изготовляет за одну фазу облучения. Принцип метода сканирования заключается в том, что хорошо сфокусированный лазерный луч с поперечными размерами порядка 1 мкм направляется на поверхность смолы, инициируя в ней процесс полимеризации. Для формирования трехмерной микроструктуры необходимо организовать либо перемещение лазерного луча, либо самого обрабатываемого элемента и осуществлять такое сканирование слой за слоем. В случае проекционной стереолитографии объект строится слой за слоем, при этом каждый слой формируется однократным экспонированием УФ-излучением через маску. Здесь, как и в фотолитографии, изображение передается на жидкий фотополимер при освещении его УФ-лучами через пластину с фотомаской шаблона. После этого на верхней части затвердевшего полимера подготавливается очередной слой жидкого фотополимера. Повторяя этот процесс, получают многослойную 3D- структуру.

SUction — стикция. Хорошо известная проблема, вытекающая из геометрического закона масштабирования, когда силы поверхностной адгезии больше, чем механические силы восстановления микромашинных структур. По-другому, паразитная адгезия перемещаемых твердых микроструктур, находящихся в очень тесном контакте с поверхностью, вследствие сил Ван-дер-Ваальса, капиллярных сил и водородной связи.

Stiffness — жесткость. Способность тела или конструкции сопротивляться образованию деформации. Жесткость измеряется коэффициентом пропорциональности между усилием и относительной линейной, угловой деформацией или кривизной.

Stimulated emission — вынужденное (индуцированное) излучение. Излучение (испускание) световых волн определенной частоты (в общем случае — электромагнитных волн любого диапазона) возбужденными атомами, молекулами и другими квантовыми системами под действием фотонов внешнего излучения такой же частоты. Вынужденное излучение является результатом вынужденного квантового перехода с более высокого уровня энергии на более низкий и представляет собой процесс, обратный процессу поглощения излучения. Вынужденное излучение совпадает с вынуждающим не только по частоте, но и по направлению распространения, поляризации и фазе, ничем от него не отличаясь. В условиях термодинамического равновесия поглощение преобладает над вынужденным излучением и при распространении в веществе интенсивность света падает. При создании инверсной населенности в активном веществе для света резонансной частоты процесс вынужденного излучения преобладает над процессами поглощения и интенсивность излучения резонансной частоты (при малости нерезонансного затухания) будет возрастать. На этом принципе основано действие большинства лазеров и оптических усилителей.

Stoichiometry — стехиометрия (от греч. stoi-cheion — основа, элемент и metred — измеряю). Учение о соотношениях (массовых или объемных) реагирующих веществ. Позволяет теоретически вычислять необходимые объемы реагентов.

Strain — деформация (от лат. deformatio — искажение). Изменение формы и объема тела под действием внешних сил. Деформация связана с изменением относительного положения частиц тела и обычно сопровождается изменением междуатомных сил, мерой которого является упругое напряжение. Различают четыре основных вида деформаций: растяжение/сжатие, сдвиг, кручение и изгиб.

Strain gauge — датчик деформаций, тензодатчик. Высокочувствительное устройство для измерения деформации или отклика на напряжение на структуре. Напряжение — это, по сути, нагрузка на структуру. Нагрузка может быть статической или динамической.

Stress — напряжение. Механическая характеристика материала. Мера внутренних сил, возникающих в деформируемом теле под влиянием внешних воздействий. В пределах упругости материала зависимость между напряжением и деформациями описывается соотношениями теории упругости; в упругопластическом состоянии — уравнениями теории пластичности.

Опытное изучение напряжений проводится методом тензометрии, а также с помощью оптических методов.

Stress corrosion (cracking) — коррозия под напряжением, разламывание, ломка полупроводниковой пластины после скрайбирования. Форма поломки, образующаяся вследствие комбинированного действия растягивающего напряжения и коррозионной (агрессивной) среды. Возникает в случае, когда уровень механического напряжения ниже, чем требуется при отсутствии коррозионной среды.

Stripping — очистка; сдирание; обдирка; снятие верхнего слоя. Процесс полного удаления покрытия, например фоторезиста.

Structural material — структурное вещество. Используется для изготовления движущихся частей в МЭМС-устройстве. Противоположно понятию жертвенный материал, который вытравливается для высвобождения структурного материала.

Structure unit — структурная единица. Стабильный обособленный фрагмент структуры (обычно связанный наиболее прочными связями): атом, ион, молекула, полимерная цепь, слой, каркас и т.д.

SU-8 — специальный, основанный на эпоксидной смоле, оптический резист. Запатентован корпорацией IBM (США) в 1989 г., является обратным УФ-фоторезистом, относящимся к типу эпоксидных смол. Разработан для систем с очень толстыми слоями, имеющих высокое характеристическое отношение. С помощью стандартного литографического оборудования уже были получены пленки толщиной до 2 мм и с характеристическим отношением выше 20. Поскольку структуры из SC-8, получаемые литографическим способом, являются достаточно стабильными после облучения УФ-светом, они широко используются для изготовления механических частей микросистем, таких как шестеренки, катушки, консоли и бороздки. Это такие микросистемы, как полимерные микроиндукторы; гидрофоны, реализованные по МОП- технологии и используемые для подводных работ; акселерометры; мембраны с регулируемой толщиной, на которые литографическим методом наносят печатные схемы. Используя SU-8 в микростереолитографии, можно реализовывать настоящие 3D полимерные структуры. Этот фоторезистивный материал обладает уникальными свойствами — превосходными адгезионными качествами, его применяют практически с любыми подложками; из него на традиционном оборудовании за один технологический проход можно формировать слои толщиной 2... 1000 мкм; он обладает исключительной оптической прозрачностью, что делает возможным проведение четкой регулировки нанесения следующих слоев литографическим методом; конечная полимерная структура с большим числом поперечных связей обладает высокой химической устойчивостью и хорошими температурными характеристиками, позволяющими выдерживать технологические процессы с температурами, превышающими 250°С; имеет отличные механические свойства. Материал SU-8 производится MicroChem Corp., Newton, Massachusetts (все - США).

Subset — подсеть.

Substrate — подложка, синоним слова wafer. Материал, на основе которого строится микроустройство. Такой материал может быть активным, как кремний, или пассивным, как алюминиевая керамика.

SUMMiT (Sandia Ultra Planar Multi-level MEMS Technology) — ультра- планарная многоуровневая МЭМС-технология, разработанная корпорацией Sandia. Это процесс четырехслойной поверхностной микрообработки поликристаллического кремния: один «заземленный» слой электрических межсоединений и три механических слоя. Существует также пятислойная версия под названием SUMMiT V.

Superconduction levitated actuator — левитационный актюатор на эффекте сверхпроводимости. Актюатор, который имеет двигательную часть, способную перемещаться в трехмерном пространстве вопреки силе гравитации, под воздействием эффекта Мейснера (Германия). Эффект Мейснера — это полное вытеснение магнитного поля из металлического проводника, когда последний становится сверхпроводящим (при напряженности приложенного магнитного поля ниже критического значения //,). В данном типе мик- роактюатора нет трения. Например, перманентный магнит подвержен левитации на статоре. Статор состоит из матрицы суперпроводников, магнит перемещается электрическим током вдоль суперпроводников.

Superconductivity — сверхпроводимость. Явление сверхпроводимости состоит в том, что у некоторых металлов и сплавов происходит резкое падение удельного сопротивления вблизи определенной температуры Т, называемой температурой перехода в сверхпроводящее состояние. Вещества, обладающие такими свойствами, называются сверхпроводниками. При температурах ниже Тс сопрогивление у сверхпроводника полностью отсутствует (равно нулю). В настоящее время известно свыше 500 чистых элементов и сплавов, обнаруживающих свойство сверхпроводимости. Температурный интервал перехода в сверхпроводящее состояние для чистых образцов не превышает тысячных долей градуса, поэтому имеет смысл определенное значение Т. Ширина интервала перехода зависит от неоднородности металла, в первую очередь, от наличия примесей и внутренних напряжений. Известные в настоящее время температуры Г изменяются в пределах от 0,155 К (BiPt) до 23,2 К (Nb,Ge) и 39 К у диборида магния (MgB2). Явление сверхпроводимости открыл голландский физик Камерлинг Оннес в 1911 г.

Superconducting quantum interference device (SQUIDS) — сверхпроводящий квантовый интерференционный датчик. Применяется для измерения сверхмалых магнитных полей живых организмов, составления магнитных карт и детектирования объектов, скрытых под поверхностью (см. также Josephson junction).

Superconductor — сверхпроводник. Вещества, переходящие в сверхпроводящее состояние при температурах ниже критической (Тк). По магнитным свойствам различают сверхпроводники 1-го и 2-го рода. К сверхпроводникам относятся около половины металлов (например, Al, Т = 1,2 К; РЬ, Тк = 7,2 К), несколько сотен сплавов (например, Ni — Ti, Г = 9,8 К), в том числе интерметаллические соединения (например, Nb,Ge, 7к = 23 К), многие полупроводники (например, GeTe, Тк = 0,17 К).

Superlattice — сверхрешетка. Сверхрешеткой называется периодическая структура, состояшая из тонких чередующихся в одном направлении слоев полупроводников. Период сверхрешетки намного превышает постоянную кристаллической решетки, но меньше длины свободного пробега электронов. Такая структура обладает, помимо периодического потенциала кристаллической решетки, дополнительным потенциалом, обусловленным чередующимися слоями полупроводников, который называют потенциалом сверхрешетки. Наличие потенциала сверхрешетки существенно меняет зонную энергетическую структуру исходных полупроводников. Полупроводниковые сверхрешетки обладают особыми физическими свойствами, главные из которых следующие: существенное изменение в сравнении с исходными полупроводниками энергетического спектра; наличие большого числа энергетических зон; очень сильная анизотропия (двумерность); подавление электронно-дырочной рекомбинации; концентрация электронов и дырок в сверхрешетке является перестраиваемой величиной, а не определяется легированием; широкие возможности перестройки зонной структуры. Все эти особенности полупроводниковых сверхрешеток позволяют считать эти искусственные структуры новым типом полупроводников. По способу создания периодического потенциала сверхрешетки делятся на несколько типов. Наиболее распространенными являются композиционные и легированные сверхрешетки. Композиционные сверхрешетки представляют собой эпитаксиально выращенные чередующиеся слои различных по составу полупроводников с близкими постоянными решетки, например, система полупроводников GaAs — AlGa^As. В легированных сверхрешетках периодический потенциал образован чередованием слоев п- и /кгипов одного и того же полупроводника. Эти слои могут быть отделены друг от друга нелегированными слоями. Такие полупроводниковые сверхрешетки называют часто «//«-кристаллами. Для создания легированных сверхрешеток чаще всего используют GaAs. Кроме композиционных и легированных сверхрешеток возможны и другие типы этих материалов, различающиеся способом создания модулирующего потенциала. В спиновых сверхрешетках легирование исходного полупроводникового материала осуществляется магнитными примесями. Периодический потенциал в таких сверхрешетках возникает при наложении внешнего магнитного поля. Потенциал сверхрешетки может создаваться также периодической деформацией образца в поле мощной ультразвуковой волны или стоячей световой волны. Сверхрешетки применяют в различных полупроводниковых приборах. Наиболее ярким примером является использование сверхрешеток в каскадных полупроводниковых лазерах.

Surface Acoustic Wave (SAW) actuator — актюатор на поверхностных акустических волнах. Принцип работы данных микроактюаторов основан на возбуждении в пьезоэлектрической подложке поверхностных акустических волн с частотой до 100 МГц. Под действием этих волн совершает движение находящийся в контакте с подложкой перемещаемый объект. Указанные волны в подложке объединяют в себе продольную и нормальную составляющие, результирующая которых, действующая на перемещаемый объект, заставляет его совершать движение в направлении, противоположном вектору скорости распространения волны. Достоинствами микроактюаторов на ПАВ являются: высокая скорость перемещения объекта, точность и легкость позиционирования перемещаемого объекта, достаточно большое развиваемое усилие, небольшие габаритные размеры. Используются как микроприводы головок в накопительных устройствах информации (винчестерах), а также в качестве устройств микропозиционирования в оптических микросистемах.

Surface Acoustic Wave (SAW) sensors — сенсор на поверхностных акустических волнах. ПАВ-микросенсор представляет собой тонкую пластинку из отполированного пьезоэлектрического материала (например, кварца, нио- бата лития, танталата лития), на которую нанесены две системы встречно- штырьевых преобразователей (ВШП), одна из которых работает в качестве передающего преобразователя, а вторая является принимающим преобразователем. Края на обоих концах пластинки искажаются или нагружаются абсорбционной резиной для подавления отражения в направлении распространения первичной волны. Если на одну из систем ВШП подается высокочастотное напряжение, то на поверхности пластинки за счет обратного пьезоэффекта генерируется поверхностно акустическая волна. Эта волна затем распространяется вдоль поверхности пластинки до тех пор, пока не попадет на другую систему ВШП, где она преобразуется обратно в высокочастотное напряжение. Область распространения ПАВ между системами ВШП используется в сенсорных устройствах в качестве чувствительной области. Любое изменение физических параметров среды (температуры, давления) оказывает влияние на рабочую частоту ПАВ-прибора. Это явление используется в данном типе датчиков в качестве сенсорного эффекта. Используется в качестве химических газовых сенсоров.

Surface micromachining — поверхностная микрообработка. Заключается в построении микроструктур на поверхности кремния путем осаждения тонких пленок защитных (жертвенных) и структурных слоев и удаления в конце процесса защитных слоев для получения требуемой механической структуры. Существует несколько основных подходов к изготовлению микросистем по поверхностным технологиям: технология защитного слоя; совместное применение традиционных методов изготовления микросхем и жидкостного анизотропного травления; использование плазменного травления для производства микроструктур на поверхности кремниевой подложки. Технология защитного слоя состоит из следующих основных этапов: осаждение и формирование защитного слоя из диоксида кремния на подложке; осаждение и формирование слоя из поликремния; удаление защитного оксида травлением в плавиковой кислоте. При совместном применении традиционных методов изготовления микросхем и жидкостного анизотропного травления на первой стадии по ИС-технологии формируется многослойная структура, обычно состоящая из стандартных изоляционных и пассивирующих диэлектрических пленок, а также слоев поликремния и металла. После этого в соответствии с определенным шаблоном вокруг построенной многослойной структуры путем удаления всех диэлектрических слоев проделываются специальные «окна», через которые облучается кремниевая поверхность. На заключительной фазе процесса подложки погружаются в анизотропный травильный раствор, удаляющий весь облученный кремний вокруг многослойной структуры. Далее, применяя операцию подтравливания, освобождают готовую микроструктуру.

Surface Mount Technology (SMT) — технология поверхностного монтажа. Технология установки микросхемы на печатную плату, по которой компоненты размещают на поверхности платы без использования для установки переходных отверстий. Для данного монтажа используются корпуса с двумя основными типами выводов: «gull wing» и «J». Корпусы с выводами типа «gull wing» позволяют выполнять ручную пайку и обеспечивают более простой контроль паяных соединений. Применение корпусов с выводами типа «J» уменьшает площадь печатной платы.

Surface passivation — пассивация поверхности. Технология пассивации поверхности полупроводника предназначена для решения следующих задач: предотвращение реакции полупроводника с атмосферой в течение всего времени жизни полупроводникового изделия (химическая пассивация); устранение интерфейсных состояний запрещенной зоны, а также препятствие их образованию (электрическая пассивация); обеспечение достаточного барьера, чтобы электроны полупроводника не терялись в пассивирующем слое. Термин «пассивация» означает, что поверхность полупроводника становится менее химически активной и при этом на ней становится меньше активных центров рекомбинации и (или) сами эти центры становятся менее активными. Имеет критически важное значение в надежности МЭМС.

Surface roughness — шероховатость поверхности. Совокупность микронеровностей обработанной поверхности. Шероховатость поверхности описывается набором параметров, характеризующих среднюю и максимальную высоты неровностей и их ширины, средние расстояния между ними и т.д.

Surface smoothness — чистота поверхности.

Surface tension — поверхностное натяжение. Термодинамическая характеристика поверхности раздела фаз (тел), определяемая как работа образования единицы площади этой поверхности. Сила поверхностного натяжения направлена по касательной к поверхности жидкости, перпендикулярно к участку контура, на который она действует. Сила поверхностного натяжения пропорциональна длине того участка контура, на который она действует. Коэффициент пропорциональности а — сила, приходящаяся на единицу длины контура — называется коэффициентом поверхностного натяжения. Он измеряется в ньютонах на метр. Поверхностное натяжение может быть на границе газообразных, жидких и твердых тел. Обычно имеется в виду поверхностное натяжение жидких тел на границе «жидкость-газ». В случае жидкой поверхности раздела поверхностное натяжение правомерно также рассматривать как силу, действующую на единицу длины контура поверхности и стремящуюся сократить поверхность до минимума при заданных объемах фаз.

Swell — зазор. Зазор между областью металлизации и не подсоединенной к нему контактной площадкой.

System-level model — модель на системном уровне.

т

Tactile sensor — тактильный сенсор. Устройство, составленное из нескольких интегрированных сенсоров давления или силовых сенсоров, которые обеспечивают чувство осязания. В тактильных сенсорах в основном используют пьезоэлектрический эффект либо изменение емкости. Для создания современных тактильных сенсоров исследуются иные, новые методы, использующие изменение сопротивления, напряжения, магнитной силы, интенсивности света и т.д.

Taper — конусность (подложки). Другими словами — клин травления подложки или просто клин. Для использования полупроводниковых подложек в технологии с проекционной фотолитографией они проходят строгий контроль и отбор. Пример контроля: толщина, клин, прогиб подложки и др.

Таре Automated Bonding (TAB) — автоматизированное присоединение кристаллов к выводам. Технология автоматизированной сборки микроизделий на ленточном носителе. Имеется в виду ленточный носитель с выводными рамками (монтажная лента). Технология представляет собой процесс, при котором заранее изготовленные химическим вытравливанием медные лепестки ленты одновременно присоединяют термокомпрессионной сваркой или пайкой эвтектикой на основе золота и олова к каждому столбику прибора на кремниевом кристалле. Столбики формируют путем осаждения золота на контактные площадки чипов; при этом необходимо обеспечить качественную поверхность столбиков для надежного последующего термокомпрессионного соединения. Основные параметры термокомпрессионной сварки: давление, температура и время. Различают четыре типа лент. Однослойная лента. Изготавливается путем нанесения рисунка с одной стороны ленты и последующего травления. В качестве материала ленты обычно используют прокатанную отожженную медь толщиной 30—35 мкм. Для улучшения качества соединения медную ленту обычно покрывают тонким слоем золота. Двуслойная лента. Может быть изготовлена либо электролитическим осаждением меди на полиимидную пленку, либо литьем полиимид- ной пленки на медь, либо нанесением полиимида методом трафаретной печати на медную основу. Полиимидная составляющая в двухслойной ленте делает эту ленту более жесткой по сравнению с однослойной лентой. Трехслойная лента. Ее формируют из предварительно перфорированной полиимидной пленки толщиной 75—125 мкм, наклеенной эпоксидным клеем на медную основу. Утолщенная однослойная лента. Такую ленту обычно изготавливают путем нанесения рисунка методом фотолитографии и вытравливания заданной конфигурации с обеих сторон медной ленты толщиной 65—70 мкм. Ее преимуществом является повышенная жесткость по сравнению с однослойной лентой толщиной 30—35 мкм.

Taq DNA polymerase — ДНК-полимераза Taq. Термостабильная ДНК- полимераза. Сохраняет активность при 95°С. Часто применяется в методе полимеразной цепной реакции и при секвенировании ДНК по методу Сэн- джера. Метод Сэнджера состоит из следующих этапов. Сначала двуспиральную ДНК разделяют на нити, затем на матрице однонитиевой ДН К с помощью фермента ДНК-полимеразы начинают вновь воссоздавать вторую цепь. При этом некоторым специальным способом подается команда прекратить синтез, как только он дойдет до определенного нуклеотида (аденина, скажем, или тимина). Длина недостроенных фрагментов (указывающая, в какой позиции прервана реакция и, следовательно, находится соответствующий нуклеотид) определяется с помощью электрофореза.

Target — мишень. Источник металла для процесса напыления металла. Мишени, в основном, — это круглые, толстые металлические куски большего диаметра, чем пластина, на которую металл осаждается. Мишень имеет особую форму для оптимизации однородности осаждения. Ионное распыление состоит из следующих процессов: ускорения ионов с помощью разности электрических потенциалов; бомбардировки этими ионами мишени. Энергия бомбардирующих ионов достаточна для того, чтобы оторвать атомы мишени от ее поверхности. Атомы металлической мишени отрываются от поверхности мишени и в виде газа долетают до полупроводниковой подложки. Так на поверхности подюжки с микроизделиями формируется металлическая пленка (металлизация). При использовании нескольких мишеней происходит процесс совместного напыления нескольких металлов. Формируется металлическая пленка сложных составов (типа сплавов).

Taxonomy — таксономия. Теория классификации и систематизации сложноорганизованных областей действительности, имеющих обычно иерархическое строение. Например, таксономия МЭМС, предложенная Р. McWhorter (Sandia National Laboratory, США), классифицирует области применения

МЭМС в соответствии со следующими четырьмя категориями: неподвижные компоненты; подвижные компоненты, которые не соприкасаются друг с другом; компоненты, которые двигаются и воздействуют друг на друга; компоненты, которые двигаются и имеют трение друг относительно друга.

Temperature Coefficient of Resistance (TCR) - температурный коэффициент сопротивления. В общем случае TCR = (AR/R)/AT. Величина, равная отношению относительного изменения сопротивления участка электрической цепи (ДR/R) к температуре АТ, вызвавшей изменение сопротивления. Температурный коэффициент сопротивления характеризует зависимость электрического сопротивления от температуры. Измеряется величиной, обратной температуре (°С-1).

Tensile strength — прочность на разрыв. Способность материала сопро тивляться разрушению (разрыву) при действии внешних нагрузок. Прочность на разрыв зависит не только от самого материала, но и от вида напряженного состояния (растяжение, изгиб и др.), а также от условий эксплуатации (температуры, скорости нагружения, длительности и числа циклов нагружения, воздействия окружающей среды и т.д).

Terminal — терминал. Точка, к которой может быть присоединен проводник. Например, контактная площадка, переходное отверстие, Т-образное соединение (T-junction), псевдовывод (pseudo-pin).

Tertiaiy structure of protein — третичная структура белка. Высшая пространственная структура, образующаяся в результате самоукладки отдельной полипептидной цепи. Третичная структура формируется в результате нековалентных взаимодействий (электростатические, ионные, силы Ван- дер-Ваальса и др.) боковых радикалов, обрамляющих «-спирали и /2-складки, и непериодических фрагментов полипептидной цепи. Среди связей, удерживающих третичную структуру, следует отметить:

а)              дисульфидный мостик (-S-S-);

б)              сложно-эфирный мостик (между карбоксильной группой и гидроксильной группой);

в)              солевой мостик (между карбоксильной группой и аминогруппой);

г)              водородные связи.

В соответствии с формой белковой молекулы, обусловленной третичной структурой, выделяют следующие группы белков: глобулярные белки и фибриллярные белки. Пространственная структура глобулярных белков в грубом приближении может быть представлена в виде шара или не слишком вытянутого эллипсоида — глобулы. Фибриллярные белки имеют вытянутую нитевидную форму, они выполняют в организме структурную функцию.

Tesla — тесла. Обозначение: Тл. Единица измерения магнитной индукции в системе СИ: 1 Тл = Вб/м2 = Ю4 Гс. Единица названа в честь изобретателя Николы Тесла (США). Максимальная теоретически возможная магнитная индукция нейтронной звезды, а следовательно, любого известного тела — 10'3 Тл.

Tetra Ethyl Ortho Silane (TEOS) — тетраэтоксилан. Химическое вещество, которое используется в процессе химического осаждения из газовой фазы диоксида кремния Si02. Химическая формула Si(OC2H5)4. Используется для того, чтобы получаемые пленки были конфорные (см. также Conformal).

Tetra Methyl Ammonium Hydroxide (TMAH) — тетраметил гидроксид аммония. Химическое вещество, которое используется для обработки фоторезиста, после того как подложка, покрытая фоторезистом, была подвержена экспонированию.

Thermal actuator — тепловой актюатор. Тепловые исполнительные микроустройства (тепловые актюаторы) используют как линейное или объемное расширение жидкости или газа, так и деформацию формы вследствие биметаллического эффекта, которые возникают вследствие изменения температуры. Преимущества тепловых микроактюаторов: простая конструкция, рабочими элементами являются резистор нагрева, а также (для использования биметаллического эффекта) пленочная структура; подходящий размер, лежащий в микродиапазоне, согласно формуле Фурье; быстродействие при уменьшении размеров возрастает квадратично; в качестве активных элементов применимы почти любые материалы, которые кроме различных коэффициентов расширения должны обладать достаточной прочностью. Обычно в качестве нагревателя используются резисторы извилистой формы, которые можно легко изготовить с использованием тонко- или толстопленочной технологии. Недостатки: в настоящее время нагревательный элемент потребляет очень много энергии для того, чтобы тепловой актюатор смог развить относительно большое усилие, т.е. невысокий КПД; нагревательный элемент необходимо охлаждать, чтобы вернуть актюатор в исходное положение, а значит, теплота должна быть рассеяна в окружающую среду. Это, естественно, занимает некоторое количество времени и ограничивает быстродействие.

Thermal conductivity — теплопроводность. Теплопроводность — это способность вещества переносить тепловую энергию, а также количественная оценка этой способности (также называется коэффициентом теплопроводности). Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передается другому телу при их взаимодействии или передается из более нагретых областей тела к менее нагретым областям. Единица измерения Вт/(м-К).

Thermal expansion coefficient — коэффициент теплового расширения. Изменение размеров тела при его нагревании. Характеризуется коэффициентом объемного расширения, а для твердых тел — и коэффициентом линейного расширения. Температурный коэффициент линейного расширения — физическая величина, равная относительному изменению линейного размера тела при изменении температуры на 1 К. Температурный коэффициент объемного расширения — физическая величина, равная относительному изменению объема тела при изменении температуры на 1 К. Например, вода имеет коэффициент объемного расширения около 10-3. Для железа коэффициент линейного расширения равен 10 “5.

Thermistor — термистор. Другое название — терморезистор (от греч. therme — тепло, жар; от лат. resisto — сопротивляюсь). Полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление которого существенно убывает или возрастает с ростом температуры. Для терморезистора характерны: большой температурный коэффициент сопротивления (в десятки раз превышающий эту величину у металлов); простота устройства; способность работать в различных климатических условиях при значительных механических нагрузках; стабильность характеристик во времени. Терморезистор изготавливают в виде стержней, трубок, дисков, шайб, бусинок и тонких пластинок преимущественно методами порошковой металлургии; их размеры варьируют в пределах от 1—10 мкм до 1—2 см. Основными параметрами терморезистора явля

ются: номинальное сопротивление, температурный коэффициент сопротивления, интервал рабочих температур, максимально допустимая мощность рассеяния. Термистор был изобретен Самьюэлем Рубеном (Samuel Ruben, США) в 1930 г.

Then nocompression bonding — соединение методом термокомпрессии. Метод, заключающийся в расплавлении промежуточного слоя (это обычно поликремний, стекло или золото) между двумя подложками, прижатыми давлением друг к другу. При сборке микросистем иногда используют защитные подложки. После установки защитной подложки микроустройства могут подвергаться любым технологическим процедурам, необходимым для изготовления микроизделий, включая создание проводных соединений и посадку в пластмассовые корпуса. При соединении подложек из кремния и стекла применяют поликремний, легированный фосфором. Основные этапы процесса. Сначала подложки выравниваются друг относительно друга. После этого выровненные подложки фиксируются в зажимном устройстве. Между ними устанавливается определенный зазор. Зажимное устройство с подложками помещается в вакуумную камеру, где происходит процесс их соединения. Он длится несколько минут и обеспечивается методами локального нагрева и давления. Для соединения кремниевых и стеклянных подложек с использованием метода эвтектического плавления вместо поликремния может применяться золото (в качестве соединяющего материала). Соединение алюминиевых и стеклянных подложек также проводится с участием метода эвтектического плавления. Выполняется это следующим образом. На поверхность одной из подложек напыляются резистивные нагревательные элементы из золота, которое также используется как соединительный материал. Температура таких микронагревателей растет пропорционально силе тока, протекающего по ним. Посредством силы тока можно управлять процессом соединения подложек. (Примечание. Стеклянные подложки — когда речь идет о структурах кремний-на-изоляторе (типа Si — Si02).) Подложки кремний — кремний тоже могут скрепляться методом плавления с использованием поликремния в качестве нагревательного и соединяющего материала.

Thermocouple — термопара. Термочувствительный элемент в измерительных и преобразовательных устройствах. Термопара состоит из двух последовательно соединенных разнородных проводников. Принцип действия термопары основан на измерении термоЭДС, возникающей в месте контакта проводников при наличии разности температур. Пример: платинородиевая термопара.

Thermoplastic polymer — термопластичный полимер. Полимеры считаются термопластичными, если под действием нагрузки, обычно при высокой температуре, они сжимаются или растягиваются, т.е. являются мягкими (текучими), а при охлаждении затвердевают. Примерами являются: полиэтилен с высокой плотностью, поливинилхлорид и др.

Thermoset polymer — термоотверждающийся (термореактивный) полимер. Полимеры, которые не текут при нагреве, поскольку они соединены вместе как сеть. Их используют гг производстве автомобилей, мебели, лыжных ботинках и т.д. Также используются в электрической изоляции, в покрытии стекловолокон, микроволновых контейнерах. Термоотверждающийся полимер имеет ковалентные связи, соединяющие полимерные цепи в трех измерениях. Эти связи предотвращают цепи от сдвига одной части относительно другой, приводя к более высокому модулю упругости и более лучшему сопротивлению ползучести. Обычно данный полимер более хрупкий, чем термопластики. Термоотверждающийся полимер формируют из цепей термопластичного полимера, которые в дальнейшем связывают ковалентной связью одну цепь с другой в ходе процесса под названием сшивание (crosslinking). Сшивание можно вызвать нагреванием, освещением, некоторыми химическими реагентами. Этот процесс необратим, в результате получают вещества, которые не могут быть повторно переработаны.

Thermosonic bonding — ультразвуковое соединение с подогревом. Технология подобна термокомпрессионному соединению {см. также Thermocompression bonding), за исключением использования добавки в виде высокочастотного ультразвукового колебания на наконечнике в ходе процесса соединения. Температура поверхности контактного взаимодействия около 100—150°С и это позволяет избегать высокотемпературных эффектов термокомпрессионного соединения, при котором температура превышает 300°С.

Thick film technology — технология толстых пленок. Технология формирования толстых пленок на подложке. Эти пленки применяются для разработки новых типов пьезоэлектрических и магнитных микроактюаторов.

Thin film technology — технология тонких пленок, тонкопленочная технология. Технология формирования тонких пленок на подложке. Тонкая пленка — это пленка, формируемая на подложке с помощью вакуумного осаждения или ионного распыления и других технологий. Диапазон тол- шин тонких пленок варьируется от слоя из отдельных молекул или атомов и до 1 мкм. Тонкие пленки могут изменять свойства, такие как цвет, отражательная способность, коэффициент трения подложки, в то время как форма подложки остается практически неизменной. Явления, такие как оптическая интерференция и поверхностная диффузия, значительно влияют на формирование тонких пленок. Формирование тонких пленок проходит через неравновесный, гетерогенный атомный этап формирования, который порождает структурные свойства, отличные от тех, что получаются при обычных состояниях равновесия. Например, технологию тонких пленок вкупе с травлением используют для повышения уровня интеграции головки теплового принтера.

Threshold — порог, пороговая величина. Минимальный входной сигнал, который будет причиной считываемого изменения в выходном сигнале. Минимальный уровень для изменения эффекта.

Time-consuming — затратный по времени, трудоемкий. Примеры трудоемких процессов: производство высококачественных кремниевых подложек для изготовления микроизделий; подготовка графитовых подложкодержа- телей для эпитаксиального наращивания слоев кремния; изготовление фотошаблонов и т.д. Наиболее часто термин используется в моделировании для обозначения этапов, которые требуют высокой вычислительной мощности и достаточно продолжительны по времени. Например, расчет тепловых характеристик микросистемы методом конечных элементов.

Titanium nitride — нитрид титана. Соединение титана и азота состава TiNx (х = 0,58±1,00). Представляет собой фазу внедрения с широкой областью гомогенности. Кристаллы с кубической решеткой. Нитрид титана очень инертен и хорошо служит как барьерный металл. Нитрид титана очень твердый материал (~85 твердость по шкале Роквелла и -2500 твердость по Виккерсу), его плотность 5,43 г/см3, температура плавления 2930°С. Обладает хорошим сцеплением с диэлектриками, имеет низкую способность соединения с проволокой. Легко травится и в нем легко формируется требуемое изображение. Часто используется как покрытие для сплавов титана, стали, карбида и алюминиевых компонентов для улучшения свойств поверхности подложек. Применяется в биомедицинских устройствах, биоимплантантах, аэрокосмической области и в военных целях.

Titatium silicide — силицид титана. Химическая формула TiSi2. Соединение кремния с титаном, которое получается химическим осаждением из газовой фазы. Используется для уменьшения сопротивления металлических контактов на кремнии.

Torque — вращающий момент, крутящий момент. Мера внешнего воздействия, изменяющего угловую скорость вращающегося тела. Вращающий момент равен алгебраической сумме моментов всех действующих на вращающееся тело сил относительно оси вращения.

Тогг — торр. Внесистемная единица давления. 1 Торр = 133,322 Па. Названа в честь Э.Торричелли (Италия). В научной литературе на русском языке чаще применяется равная ей единица — миллиметр ртутного столба (мм рт. СТ-).

Torsional imcromirror — вращательное (крутильное) микрозеркало. Микрозеркало, которое изменяет свое положение при приложении к нему электрического потенциала. Увеличение управляющего напряжения приводит к увеличению частоты вращения. Применяются микроустройства в цифровых проекционных дисплеях, принтерах и оптическом коммуникационном оборудовании.

Total Thickness Variation (TTV) — полный разброс по толщине. В полупроводниковой технологии это разница между максимальной и минимальной толщиной пластины.

Toughness — прочность. Свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, возникающих от внешних нагрузок. Существует несколько теорий прочности: теории Галилея, Мариот- та, Кулона, Губера, Мора. Галилей предположил, что нарушение прочности в общем случае напряженного состояния наступает, когда наибольшее нормальное напряжение достигает своего критического значения. По теории Мариотта нарушение прочности достигается, когда наибольшая линейная деформация достигает своей критической величины. По теории наибольших касательных напряжений, предложенной Кулоном, нарушение прочности в общем случае напряженного состояния наступает, когда наибольшее касательное напряжение достигает своего критического значения. По энергетической теории формы измерения, предложенной Губером, опасное состояние (текучесть) в общем случае напряженного состояния наступает, когда удельная потенциальная энергия формы измерения достигает своего критического значения. По теории прочности предельных напряженных состояний (теория Мора) оценка прочностных характеристик исследуемых изделий основывается на учете значения и знака наибольшего и наименьшего главных напряжений.

Transcription — транскрипция. Биосинтез РНК на матрице ДНК, осуществляющийся в клетках организма. Транскрипция — первый этап реализации генетического кода, в ходе которого последовательность нуклеотидов ДНК переписывается в нуклеотидную последовательность РНК.

Transducer — трансдьюсер. Это устройство, обычно электрическое, электронное, электромеханическое, которое преобразует одну форму энергии в другую для достижения неких измерительных задач, а также информационного преобразования. В более широком смысле под трансдьюсером понимают устройство, конвертирующее одну форму сигнала в другую. Например, в электромагнетике антенна преобразует электромагнитные волны в электрический ток и наоборот; люминесцентная лампа — электрическую энергию в видимый свет; сенсор на эффекте Холла — магнитное поле в электрическую форму. В электроакустике микрофон преобразует изменения давления воздуха в электрический сигнал, пьезоэлектрический кристалл — изменения давления в электрическую форму. В фотоэлектронике лазерный диод преобразует электрическую энергию в форму света, фотодиод — изменение уровня света в электричество. В электромеханике примерами трансдьюсеров являются: микроактюаторы, гальванометры, акселерометры, переключатели, тензодатчики.

Transduction mode (direct or indirect) — режим преобразования (прямой и непрямой). Так сенсор воспринимает заданную информацию от материала. В общем этот параметр — индикация способности сигнала сенсора обеспечить информацию в соответствии со свойством материала или интересуемым состоянием.

TRNA (Transfer RNA) — транспортная РНК, тРНК. Используются для транспорта аминокислот к рибосомам. Их более 30 видов, длина тРНК от 76 до 85 нуклеотидных остатков, они имеют третичную структуру за счет спаривания комплементарных нуклеотидов и по форме напоминают лист клевера. В тРНК различают антикодоновую петлю и акцепторный участок. На верхушке антикодоновой петли каждая тРНК имеет антикодон, комплементарный кодовому триплету определенной аминокислоты, а акцепторный участок способен с помощью фермента аминоацил — тРНК — синтета- зы присоединить именно эту аминокислоту (с затратой АТФ).

Transient analysis — анализ переходных процессов. Алгоритм анализа переходных процессов раскрывает мгновенное состояние микросистемы как функцию времени.

Transient response — переходная характеристика. Переходной характеристикой некоторой системы у(1) называют отклик этой системы на воздействие в виде единичной ступеньки (так называемой ст-функции, функции включения, функции Хевисайда (Англия)). Функция Хевисайда, единичная функция, ступенька положения — специальная математическая функция, значение которой равно нулю для отрицательных аргументов и единице для положительных аргументов:

0, х lt;0;
1/2 х = 0
1, хgt;0.

Н(х) =

Transistor — транзистор (от англ, transfer — переносить и resistor — сопротивление). Полупроводниковый прибор для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов, выполненный на основе монокрисгал- лического полупроводника (преимущественно Si или Ge), содержащего не менее трех областей с различной — электронной (и) и дырочной (р) — проводимостью. Например, интегральная микросхема может содержать миллионы транзисторов на одном кристалле полупроводника (в основном кремния).

Изобретен в 1948 г. американцами У. Шокли, У. Браттейном и Дж. Бар ди- ном. По физической структуре и механизму управления током различают транзисторы биполярные и униполярные. Биполярные транзисторы (их чаще называют просто транзисторами) содержат два или более электронно-дырочных перехода, носителями заряда здесь служат как электроны, так и дырки. В отличие от биполярных, в униполярных транзисторах (их чаще называют полевыми транзисторами) носителями заряда служат либо электроны, либо дырки (см. также Jon Sensitive Field Effect Transistor (ISFET), Junction Field Effect Transistor (JFFT)).

Translation — трансляция. Процесс образования полипептидной цепи на матрице иРНК (информационные РНК), или преобразование информации, закодированной в виде последовательности нуклеотидов иРНК, в последовательность аминокислот в полипептиде (см. также RiboNucieic Acid). Другими словами — биосинтез белков в живой клетке на рибосомах. Это второй этап реализации генетической информации, в процессе которого последовательность нуклеотидов информационной РНК «переводится» в аминокислотную последовательность синтезирующегося белка. Протекает с участием транспортных РНК и соответствующих ферментов. Кроме того, трансляция: перенос физического или математического объекта в пространстве на некоторое расстояние параллельно самому себе; перевод описания математической программы с одного языка программирования на другой; процесс приема электрических сигналов и последующей их передачи в направлении от источника к приемнику, осуществляемый в промежуточных пунктах тракта связи; передача местной станцией сигналов, поступающих из других мест.

Transmission Electron Microscope (ТЕМ) — просвечивающий электронный микроскоп. Тип микроскопа, в котором электронный луч фокусируют на образец и изображение формируется транспортировкой электронного луча с помощью геометрической оптики. Поскольку длина волны электронного луча короткая, ТЕМ может достичь: высокого коэффициента увеличения; высокого разрешения изображений, которого нельзя получить на обычном оптическом микроскопе; высокую контрастность изображения, сформированного исходя из интенсивности рассеивания электронов каждого отдельного участка образца. Разрешение современных ТЕМ достигает от 0,2 до 0,3 нм, что очень близко к теоретическому разрешению.

Trench — тренч, канавка. Протравленная область, заполненная оксидом или легированным кремнием, которая выполняет функцию изоляционной области между соседними устройствами. Также используется для производства емкостей.

Tribology — трибология. Наука о трении и износе. Раздел физики, изучающий процессы взаимодействия твердых тел при их относительном перемещении (см. также Microtribology).

Trigger — триггер. Спусковое устройство (спусковая схема), которое может сколь угодно долго находиться в одном из двух (реже многих) состояний устойчивого равновесия и скачкообразно переключаться из одного состояния в другое под действием внешнего сигнала. Триггер имеет два выхода: основной и инверсный. Каждому состоянию тригг ера соответствуют определенные сигналы на его выходах, различающиеся своим уровнем. В одном состоянии на основном выходе триггера формируется сигнал высокого уровня, а на инверсном — низкого; в другом состоянии, наоборот, сигналы высокого и низкого уровней формируются соответственно на инверсном и основном выходах. Триггер характеризуется следующими важнейшими параметрами: быстродействием, временем срабатывания, уровнями входных и выходных сигналов.

Twinning — двойникование. Закономерное срастание в едином кристаллическом образовании (двойнике) макроскопических областей с различной ориентацией одной кристаллической структуры, которые связаны между собой операцией точечной симметрии (операцией двойниковаиия). Двойникование может происходить при кристаллизации, механической деформации, фазовом переходе.

Twin well — двойной карман. Процесс, при котором получают два разных типа карманов, сформированных таким образом, что в них можно изготовить разные типы микроустройств. Обычно один карман и-типа, в нем можно сформировать р-канальный МОП-прибор, а другой карман p-типа, в нем можно сформировать «-канальный МОП-прибор.

Tungsten Hexailouride — гексафторид вольфрама. Токсичная жидкость, используемая в химическом осаждении из газовой фазы вольфрамовых межсоединений. Химическая формула — WF6.

Tungsten Inert Gas (TIG) — сварка неплавящимся (вольфрамовым) электродом в среде инертных защитных газов. Например, так называемая аргоно-дуговая сварка.

Turbulent flow — турбулентный, вихревой поток. Турбулентность - явление, наблюдаемое во многих течениях жидкостей и газов и заключающееся в том, что в этих течениях образуются многочисленные вихри различных размеров, вследствие чего их гидродинамические и термодинамические характеристики (скорость, температура, давление, плотность) испытывают хаотические флуктуации и потому изменяются от точки к точке и во времени нерегулярно (см. также Reynolds number).

Type — тип. Подложки и-типа имеют отрицательные носители заряда, а р-типа — положительные носители заряда.

и

U-groove — U-образная канавка. Профиль травления подложки кремния с ориентацией кристалла (110).

Ultra High Frequency (UHF) — сверхвысокая частота (СВЧ). Электромагнитный спектр с частотами от 300 МГц до 300 ГГц или длиной волны от 1 мм до 100 см, также называемые дециметровыми, сантиметровыми и миллиметровыми волнами.

Ultra Large Scale Integration (ULSI) — ультрабольшая интегральная схема. Один отдельный чип, на котором размещено более одного миллиона схемных элементов. Термин часто используется в Японии для обозначения сверхбольших интегральных схем.

Ultra Low Penetration Air (ULPA) — воздушный фильтр с ультранизкой проницаемостью. Тип фильтра воздуха, который удаляет 99,999% частиц (пыли) с размером 0,12 мкм и больше.

Ultrascope — ультразвуковой дефектоскоп. Применяется для обнаружения микротрещин.

Ultrasonic bonding — ультразвуковое соединение. Технология соединения подложек, которая использует ультразвуковую энергию и давление для формирования скрепления (соединения). Материалы пар: золото-золото, золото- алюминий, алюминий-алюминий, никель-никель. Технология меньше других чувствительна к загрязнениям на поверхности (см. также Adhesive bonding, Anodic bonding, Eutetic bonding, Fusion bonding).

Ultrasonic impact grinding — ультразвуковое измельчение ударным воздействием. Фактически это сверление микроотверстии в монолитном материале за счет его локальной ультразвуковой обработки. Выполняется следующим образом. Трансдьюсер колеблет рабочий орган с высокой частотой (20—100 кГц). Наконечник рабочего органа придавливается к обрабатываемому изделию и вычищает поверхность от суспензий воды или масла, а также абразивных частиц, таких как карбид бора, оксид алюминия или карбид кремния. Существуют несколько механизмов удаления (сверления) обрабатываемого материала. Устройство колебания (вибрации) непосредственно вбивает абразивные частицы в поверхность обрабатываемого материала либо придает этим частицам высокую скорость. Таким образом, материал обрабатываемой поверхности удаляется за счет его ультразвукового микрораздробления. Кавитационная эрозия и химическое воздействие тоже может применяться. Микроскопические частицы выводятся жидким раствором. Поскольку рабочий орган перемещается медленно по обрабатываемому изделию, создается отверстие с вертикальными стенками. Применение матрицы наконечников рабочего органа позволяет одновременно просверливать множество отверстий. Форма отверстия соответствует форме рабочего органа. Она может быть круглой, квадратной и др. Ультразвуковая обработка может выполняться на хрупких, твердых материалах, таких как стекло, керамика, алмаз, кремний. Минимальный диаметр отверстия до 100 мкм. Для маленьких отверстий характеристическое число до 5. Оно увеличивается до 15 при отверстиях в несколько миллиметров в диаметре. Получаемая точность для отверстий диаметром 1 мм составляет ±50 мкм. Она увеличивается до ±25 мкм для отверстий большего диаметра. Глубина отверстия может достигать до 10 мм.

Ultrasonic motor — ультразвуковой мотор. Двигатель, который использует ультразвуковое колебание, переданное через гибкие механические элементы. Статор ультразвукового мотора придавлен к ротору для преобразования ультразвукового колебания в механическое выходное движение. Ультразвуковые моторы имеют следующие характеристики: относительно простая структура, способствующая миниатюризации и уменьшению массы; прямая (непосредственная) передача с высоким вращающим моментом в низкоскоростном диапазоне; высокая удельная мощность; быстрый отклик; хорошая управляемость; возможность поддерживать положение ротора вследствие наличия самоудерживающей силы даже при выключенном питании; отсутствие магнитного шума. Вместе с тем, проблемы данного микродвигателя заключаются в трении и износе, которые возникают между статором и ротором. В ультразвуковых двигателях можно использовать стоячие и бегущие волны. В общем, ультразвуковые моторы используются в качестве прямой (непосредственной) передачи, требующей низкую скорость и высокий момент вращения.

Ultra Thin Silicon on Sapphire (UTSi) — сверхтонкий кремний на сапфире. Сверхтонкая пленка кремния эпитаксиально выращивается на сапфире. Кремний на сапфире — это тип подложки «кремний-на-диэлектрике». Из- за рассогласования решетки осажденного кремния он находится в псевдо- аморфном состоянии и сильно деформирован. Это можно использовать в КМОП-схемах для улучшения их эксплуатационных характеристик.

Ultraviolet cleaning — ультрафиолетовая очистка. Процесс сухой чистки, основанный на использовании ультрафиолетового излучения. Например, испарение органических примесей под действием ультрафиолетового света, озона.

Ultraviolet laser exposure — ультрафиолетовый лазер. Лазер с выходным излучением в ультрафиолетовом диапазоне спектра.

Ultraviolet rays (UV) — ультрафиолетовое, УФ-излучение. Излучение в диапазоне длин волн от 4 до 480 нм. Большинство литографического оборудования для производства ИС и МЭМС использует ультрафиолетовое излучение.

Uncover — вскрывать, открывать. Например, поверхность подложки. Другое значение — удалять, снимать (например, маскирующий слой).

UnderBump Metallization (UBM) — металлизация под контактный столбик. Это первый шаг при формировании столбиковых выводов контактных площадок интегральных систем (ИС) в технологии перевернутого кристалла (flip- chip). Завершающий металлический слой большинства контактных площадок ИС — это алюминий, имеющий удовлетворительную поверхность для традиционного проводного соединения. К сожалению, такая поверхность не очень хороша для большинства проводящих столбиковых выводов вследствие того, что алюминий сразу же покрывается оксидом при взаимодействии с воздухом. Этот родной оксид является электрическим изолятором. Для получения хорошего контакта между проводным соединением и находящимся под оксидом-изолятором металлом необходимо зачистить этот оксид. Удалить оксид алюминия можно: травлением с распылением; плазменным травлением; ионным травлением; жидкостной химической обработкой. Затем проводится замена окисленной алюминиевой поверхности металлизацией под контактный столбик. Эта металлизация должна обеспечивать крепкое, устойчивое, низкоомное электрическое соединение с алюминием. Она должна быть крепко соединена как с лежащим в основании алюминием, так и с окружающим пассивационным слоем ИС, герметично защищая алюминий от окисляющей его внешней среды. Металлизация должна обеспечить крепкий барьер для предотвращения диффузии металлов контактного столбика внутрь ИС. Чтобы соответствовать всем требованиям, металлизация пол контактный столбик должна состоять из нескольких слоев разных металлов. Типичная последовательность получения металлизации под контактный столбик травление распылением родного оксида для удаления этого оксида и обработка поверхности открытого таким образом алюминия; осаждение 100 нм TiCr/Al в качестве адгезионного слоя; осаждение 80 нм Сг : Си в качестве барьерного слоя диффузии; осаждение 300 нм Cu/Ni : V в качестве слоя припоя-смачивания (solder-wettable); осаждение 50 itm Аи в качестве барьерного слоя окислению.

Undercoat — подслой, формировать подслой. Пример: подслой Si02 под Si3lN4 в изопланарной изоляции.

Undercutting — подтравливание. Происходит при изотропном травлении (см. также Isotropic etching).

Undoped — беспримесный, нелегированньгй. Пример: нелегированный полупроводник.

Unexposed — неэкспонированный. Область фоторезиста, которая не подвержена облучению.

Unipolar — униполярный. Это полупроводник, который использует только один тип носителей заряда для электрической проводимости — паи дырки, или электроны. Например, униполярный транзистор (см. также Transistor).

Unit cell — элементарная ячейка. Ячейка решетки, построенная на трех кратчайших (базисных) некомпланарных векторах кристаллической решетки. Такая ячейка всегда является примитивной (не содержит других узлов решетки, помимо находящихся в вершинах).

Utility fog — конструктивный туман. Идея «конструктивного тумана» принадлежит австралийскому ученому Сторрс Холлу. Основа конструктивного тумана — это базовый наноробот-блок, называемый фоглет (foglet), из которого можно собрать структурно более сложные вещи. Каждый фоглет имеет размер около 100 мкм в диаметре. Фоглет состоит из ядра, в котором размещен центральный процессор. Он также имеет приводы манипуляторов и сами эти телескопические манипуляторы. Морфология наноробота имеет сходство с додекаэдром. Центральное ядро сферической формы диаметром 10 мкм. Это сравнимо с диаметром эритроцита (красной кровяной клетки), который составляет 8 мкм. От него отходят 12 телескопических манипуляторов, благодаря которым фоглеты соединяются вместе. Каждый телескопический манипулятор диаметром 5 мкм и полной длиной 50 мкм снабжен на конце универсальным захватом, которым оснащены все фоглеты. Масса фоглета — 20 мкг и теоретически он состоит из 5-1015 атомов. Так как фоглеты, соединяясь манипуляторами, образуют кристаллическую структуру, то все силы, приложенные на нее, распространяются в направлении осей соединившихся манипуляторов. Поэтому полученная структура будет характеризоваться довольно высокой жесткостью. Так как фоглеты планируется изготавливать из алмазоида (алмазоид — гидрокарбонат, в котором атомы углерода образуют тетраэдральную пространственную сетку с конфигурацией электронных орбиталей sp3, точно такую же, как и в алмазе), то жесткость конструктивной пыли, собранной, например, в стержень, будет сопоставима с жесткостью такого же алмазного стержня. Конструкция манипуляторов и универсальных соединений (захватов) предполагает не только механическую связь, но и передачу энергии и информации для связи фоглетов в единую информационную сеть. Чтобы собранный из фог- летов объект имел определенные оптические характеристики, каждый наноробот будет оснащен рукой-антенной, которая в микроволновом диапазоне будет излучать волны нужной длины для того, чтобы создать разные цвета и/или разную прозрачность объекта. Так что каждый собранный из них объект будет выглядеть так, как захочет пользователь. Набор сенсоров и нанокомпьютер на борту каждого фоглета позволит использовать конструктивный туман в качестве хранителя информации и в качестве средства коммуникации. Предполагается, что интерфейс «человек — конструктивный туман» будет основан на получении сигналов трансформации непосредственно от нервных сигналов мозга. Это станет возможным благодаря имплантам на основе нейрочипов или же на основе анализа и дешифровки слабых электромагнитных полей активности головного мозга тем же «конструктивным туманом». Предполагается, что сборка фоглетов будет происходить под воздействием локальных электростатических полей, которые будут притягивать слишком отдаленные частички «тумана».

V

Vacancy — вакансия. Точечный дефект в кристаллической структуре твердого тела, обусловленный отсутствием атома (иона), известный также как дефект Шоттки. Вакансии и межузельные атомы кремния находятся в равновесных концентрациях, которые определяются температурой кристалла. Диффузия большинства примесей и скорость окисления кремния зависят от концентрации вакансий. Вакансии и межузельные атомы участвуют в формировании дефектов при технологической обработке кремния.

Vacuum infrared process — вакуумная инфракрасная технология. Химическое осаждение из газовой фазы, использующее возбуждение колебаний молекул реагирующих газов, производимых инфракрасным светом. При использовании инфракрасного излучения возникает возбуждение колебаний молекулярных связей. Осаждение состоит из двух технологических шагов: колебательное возбуждение, нагревание газа и тепловое разложение (термохимическое осаждение); фотолиз по механизму многофотонной абсорбции.

Vacuum microelectronics device — вакуумное микроэлектронное устройство. Устройство, которое имеет такие же функции (выпрямление, усиление, колебание), что и вакуумная трубка. Основа производства микроскопического катода — технология поверхностной микрообработки. Заостренные микроиголки можно получить как вакуумным осаждением, используя фотошаблоны с микроканалами, так и анизотропным травлением кремния. Иглы используются как микроскопический автоэмиссионный холодный катод. Автоэмиссия — это явление испускания электронов с наконечника иглы при приложении к ней сильного электрического поля. Вакуумные микроэлектронные устройства компенсируют недостатки вакуумных трубок (последние имеют большой размер и высокое тепловыделение). Зато первые обладают следующими характеристиками: быстрой скоростью переноса заряда; свойством выдерживать высокое напряжение; термостойкостью, радиационной стойкостью.

Valence electrons — валентные электроны. Электроны внешней электронной оболочки атомов, которые могут участвовать в образовании химических связей, переходя с атомных на молекулярные орбитали.

Van der Pauw method — метод Ван-дер-Пау. Метод измерения электрического удельного сопротивления и постоянной Холла для полупроводниковых пластин любой геометрической формы с помощью четырехзондовой системы.

Van der Waals forces — Ванг-дер-Ваальсовы силы (ван-дер-ваальсово взаимодействие). Тип химической связи между атомами (ионами) или молекулами, складывающийся из слабого электростатического притяжения постоянных диполей (ориентационное взаимодействие), диполей и наведенных диполей (индукционное взаимодействие) и наведенных диполей (дисперсионное взаимодействие). Энергия такого взаимодействия 0,04—0,4 кДж/моль, что на 3—4 порядка меньше энергии сильной химической связи. Длины ван-дер-ваальсовых связей составляют около 0,25—0,4 нм. Ван-дер-ваальсо- вы силы определяют энергию сцепления кристаллов инертных газов и многих молекулярных, цепочечных и слоистых кристаллов с ковалентными связями в структурной единице (Cl2, S8, графит, SiS2, CdCl2, органические и координационные соединения). Ван-дер-ваальсова связь пространственно не направлена (сферически симметрична) и ненасыщаема, что приводит к стремлению каждого атома в молекуле или другом ковалентно связанном структурном фрагменте (цепи, слое) взаимодействовать с максимальным числом атомов другого фрагмента. Ван-дер-Ваальс Ян Дидерик — нидерландский физик. В 1873 г. вывел уравнение состояния для неидеальных (реальных) газов. Нобелевская премия 1910 г.

Vapor deposition — осаждение из газовой фазы. Технология осаждения веществ из газовой фазы на твердую поверхность. Это технология формирования тонких пленок испарением твердого вещества. Обычно так осаждается металл, находящийся в вакууме. Металл нагревают или облучаю! электронными лучами, и он осаждается на расположенную там же в реакторе подложку. Чистота получаемой пленки зависит от давления в реакторе. Прочность сцепления пленки с поверхностью подложки — относительно слабая и кристаллическая структура может быть неидеальной, потому что пленка прилипает к подложке под действием силы адгезии. Поэтому иногда подложки подогревают для индуцирования химической реакции после осаждения (в целях усиления адгезии и улучшения кристаллической структуры).

Vapor plating — покрытие методом испарения. Технология, вакуумный процесс, обычно при давлении 1,33-10 в Па (10-10 мм рт. ст.), при котором металл испаряется из-за теплового возбуждения. Затем пары металла рекри- сталлизуются на более холодную поверхность, т.е. на подложку, на которую наносится покрытие.

Vapor priming — вакуумная обработка (для повышения адгезии). Технология воздействия на подложку парами гексаметилдисилазана для обработки поверхности подложки перед покрытием ее фоторезистом. Как метод очистки (обработки) эта технология увеличивает адгезию фоторезиста, используя очень малое количество гексаметилдисилазана, поскольку таким образом на поверхности подложки формируется лишь монослой гексаметилдисилазана.

Varactor — варактор. Это полупроводниковый диод, в котором используется свойство электронно-дырочного перехода изменять свою емкость в зависимости от приложенного к нему напряжения (смещения). Используется преимущественно как нелинейный элемент в умножителях частоты, а также для усиления колебания в параметрических усилителях сверхвысокочастотного диапазона. МЭМС-варакторы могут быть выполнены двумя различными способами: в виде двух параллельно расположенных пластин или в виде встречно-штыревой структуры. В случае параллельных пластин верхняя из них представляет собой подвесную пружину, расположенную на некотором расстоянии от нижней. Это расстояние может быть изменено с помощью электростатических сил, вызванных приложенным к пластинам напряжением. Номинальная емкость пластин по данной конструкции может составить нФ, добротность на частоте 1 ГГц равна 20, частота собственною резонанса превышает 5 ГГц. В случае встречно-штыревой структуры емкость конденсатора варьируется посредством изменения степени перекрытия элементов гребенчатых проводников в зависимости от приложенного к ним напряжения. Такие варакторы имеют, например, емкость 5,19 пФ, добротность 34 на частоте 500 МГц и частоту собственного резонанса 5 ГГц.

Variable gap electrostatic actuator — электростатический актюатр с изменяющимся зазором. Этот микроактюатор использует электростатическую силу. Такие акгюаторы состоят из роликов (например, в форме цилиндра или сферы), статоров с разделенными электродами и изоляционной пленки, нанесенной на поверхность ролика или статора. Поскольку такой микроактюатор приводится в действие силой трения качения, то пленка минимизирует трение.

Verification — верификация. Тесты и анализ, которые выполняют последовательно в ходе проектирования, конструирования, сборки, интеграции и эксплуатирования измерительной системы для подтверждения соответствия ее определенным требованиям.

Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser (VCSEL) — лазер поверхностного излучения с вертикальным объемным резонатором. Это полупроводниковый лазерный диод. Излучение лазерного луча перпендикулярно лицевой стороне, в отличие от традиционного полупроводникового лазера с торцевым излучением. Если обычно луч проходит в продольном направлении активного слоя сквозь его торец (торцевые лазеры), то в таком лазерном устройстве излучение происходит в поперечном направлении через специальное отверстие в электроде. Резонатор лазера состоит из двух зеркал распределенных брэгговских рефлекторов, параллельных поверхности подложки с чувствительной областью (активный слой). Активный слой состоит из большого числа квантовых ям для генерации света лазера между ними. Преимущества данных лазеров следующие. Во-первых, это значительное снижение потребляемой мощности. Если торцевые лазеры потребляют ток 50 мА, то VCSEL — только 8 мА. Вторым преимуществом VCSEL является повышение эффективности за счет снижения потерь при формировании пятна от лазерного луча округлой формы. В обычных торцевых устройствах форма пятна от луча довольно далека от требуемой формы, тогда как в VCSEL луч необходимого профиля формируется уже при излучении. VCSEL с длиной волны от 650 до 1300 нм обычно создается на подложках арсенида галлия GaAs с распределенными брэгговскими рефлекторами, сформированными на основе либо арсенида галлия, либо на основе тройного соединения алю- миний-галлий-мышьяк AlxGa(l_x)As. При длине волны от 1300 до 2000 нм чувствительная область выполняется из фосфида индия.

Very high-speed integrated-circuit Hardware Description Language (VHDL) — язык аппаратного описания высокоскоростных интегральных схем. VHDL был разработан в 1983 г. по заказу министерства обороны США. VHDL предназначен для имитации, моделирования, синтеза и документирования при проектировании любых вычислительных устройств. В 1987 г. был определен стандарт языка IEEE 1076—1987.

V-groove — V-образная канавка. Профиль травления подложки с ориентацией кристалла (111).

Via hole — сквозной канал. Канал, заполненный проводящим веществом и находящийся между двумя металлическими слоями в интегральной схеме.

Vibration sensor — сенсор вибраций. Сенсор, измеряющий различные физические и химические величины за счет контроля вибрации. Кремниевая микрообработка и травление жертвенного слоя используются для получения структур с множеством консолей (осцилляторов), каждая из которых спроектирована со своей резонансной частотой. Сенсоры вибраций используют пьезоэлектрический эффект для определения консолей, которые резонируют в соответствии с внешним возбуждением. Выходной сигнал формируется в виде спектра частоты. Следовательно, сенсоры вибраций могут выполнять спектральный анализ без преобразования Фурье выходного сигнала от обычных датчиков ускорения (акселерометров).

Viscous force — сила внутреннего трения. Сила, вызванная вязкостью жидкости. Обычно идеализируется. Берется пропорциональной скорости и направленной противоположно движению.

адгезией (слипанием); абразивным изнашиванием (стиранием); эрозией из- за разрыва оксидных покрытий; усталостью. Внутри области контакта, вследствие сил адгезии, может происходить перемещение вещества между точками контакта и искажение кристаллической решетки. Межатомные взаимодействия — это результат разрушения и преобразования атомных связей. Перемещение вещества становится более очевидным при комбинировании материалов, которые имеют большее взаимное адгезивное сходство или химическую растворимость, вызывая больший износ при контакте похожих поверхностей, чем при разнородных. При абразивном изнашивании материал стирается из-за неровностей поверхности взаимодействующих материалов или из-за наличия твердых частиц. В основном более твердый материал удаляет верхний слой с более мягкого материала во время прохождения контакта. Поскольку поверхность металлических материалов покрыта оксидной пленкой, высокие локальные нагрузки метут вызвать разрыв оксидной пленки. Это приведет к открытию металлической поверхности и в результате к формированию новой оксидной пленки. Усталость — это результат циклических напряжений, которые вызывают пластические деформации поверхности.

Weber — вебер. Обозначение — Вб. Единица измерения магнитного потока в международной системе единиц. По определению, изменение магнитного потока через замкнутый контур со скоростью 1 Вб/с наводит в этом контуре электродвижущую силу, равную 1 В.

Weber number — число Вебера. Определяет соотношение инерционных

сил и поверхностного натяжения. Число Вебера We=~—, где х — это

скорость; L — длина; р — плотность; ст — поверхностное натяжение; для воды значение а = 0,073 Н/м. Для больших чисел Вебера инерционные силы имеют превалирующее значение, в то время как для маленьких чисел Вебера силы поверхностного натяжения играют более важную роль. Число Вебера используется при расчетах уравнений формирования волн на свободных поверхностях, потоков жидкости в капиллярах и каналах, а также в формировании капелек. Применяется в расчетах МЭМС.

Welding — сварка. Соединение двух или более частей металла для сплавления их вместе. Сварка — это наиболее надежный метод для получения герметичных металлических корпусов. Процесс сварки включает в себя применение высоких импульсов тока, которые приводят к локализованному нагреванию микродеталей до 15()0”С. Так приваривают крышку к основанию корпуса. Иные технологии: сварка электронным лучом и лазерная сварка, которые больше подходят к корпусам больших размеров. Это бесконтактные методы сплавления. Сварка менее чувствительна к неровным поверхностям. Она выполняет дегазацию органических паров, которые возникают в случае герметизации стеклокерамическим припоем или при пайке мягким (легкоплавким) припоем.

Well — карман. Относительно глубокая, легированная область, в которой изготавливают микроустройства. КМОП требует, по крайней мере один карман, поскольку и-канальный МОП-транзистор требует р-фоновое легирование, а р-канальный МОП-транзистор требует и-фоновое легирование.

Wet anisotropic etching — жидкое анизотропное травление. Технологический процесс травления или удаления вещества кремниевой подложки в соответствии с фронтом травления, разграниченным кристаллографическими плоскостями. Типичный процесс состоит из следующих этапов: создание кремниевой подложки с ориентацией (100); р*-легирование для получения слоя остановки травителя; осаждение эпитаксиального слоя; окисление; литография и травление Si02; анизотропное травление кремния.

Wet etching — жидкостное (влажное) травление. Процесс травления в жидкой фазе активным химическим раствором. Представляет собой процесс удаления вещества с использоганием жидких химических реагентов. Сухое травление предпочтительнее жидкостного в полупроводниковой технологии. Для применения жидкостного травления область, которая не будет подвержена травлению, покрывается маской. Предполагается, что остальная (открытая) область будет подвержена травлению. Затем материал погружается в реактивный раствор. Процессы травления классифицируют на изотропный, который не зависит от кристаллической структуры материала, и анизотропный, который зависит от нее. При изотропном травлении вытравливание (коррозия) происходит во всех направлениях с одинаковой скоростью на немаскированных участках на поверхности, формируя, таким образом, круглую форму поперечного сечения. Вместе с тем при анизотропном травлении скорость травления различна в разных кристаллографических направлениях вещества, оставляя плоскость с более низкой скоростью травления непротравленной. что определяет конечную форму.

Wet oxidation — окисление в парах воды. Введение паров воды в ходе процесса оксидирования для увеличения скорости роста оксида. Выращенный оксид электрически не стабилен.

Wetting — смачиваемость. Мера, характеризующая сохранение контакта между жидкостью и твердой поверхностью. Смачивание — поверхностное явление. Возникает при контакте жидкости с твердой поверхностью. Оно проявляется в растекании жидкости по твердой поверхности.

Whisker — нитевидный кристалл; ус; вискер. Тонкий высокопрочный монокристалл с большим отношением длины к диаметру (gt; 20). Известны самородные волокнистые кристаллы Au, Ag, Си, Sn, Pb, S, различных оксидов и силикатов. Искусственно нитевидные кристаллы получают, используя следующие основные методы их выращивания из газовой фазы: химическое восстановление металлов из солей галогенов и конденсация паровой фазы в инертной среде и вакууме. Нитевидные кристаллы некоторых тугоплавких соединений (карбида кремния, оксида алюминия, нитрида кремния и др.) выпускаются в промышленных масштабах. Разными методами получают нитевидные кристаллы 30 элементов и более 80 соединений. Совершенство кристаллической структуры и поверхности нитевидных кристаллов, которые могут быть «атомно-гладкими», обусловливает высокую прочность нитевидного кристалла. Прочность нитевидного кристалла зависит от диаметра. Для металлического нитевидного кристалла значение средней прочности интенсивно возрастает при уменьшении диаметра lt; 10 мкм, для керамических нитевидных кристаллов возрастание прочности с уменьшением диаметра почти линейно. Масштабная зависимость прочности металлического нитевидного кристалла объясняется внутренними и поверхностными дефектами, керамического — только поверхностными дефектами. Нитевидные кристаллы тугоплавких соединений, помимо высокой температуры плавления и прочности, имеют высокий модуль упругости, химически инертны по отношению ко многим металлическим, полимерным и керамическим материалам до весьма высоких температур. Кроме высоких механических свойств, нитевидный кристалл обладает уникальными физико-химическими свойствами (электрическими, магнитными, коррозийными и др.). Перспективно использование керамичических нитевидных кристаллов (В4С, A1N, MgO, SiC) для создания жаропрочных композиционных материалов для рабочих температур gt; 120СГС и технических керамик с повышенной вязкостью разрушения. В полупроводниковой и измерительной технике разработаны и выпускаются детали приборов (автокатоды, накопители информации, дозиметры ионизирующего излучения, датчики Холла, тензодатчики и т.п.), на основе уникальных физических свойств нитевидных кристаллов.

Wire bonding — монтаж проволочных межсоединений. Метод получения электрической связи между контактной площадкой на поверхности чипа и контактными выводами корпуса. Это часть процесса сборки (монтажа) чипа, при котором очень тонкая (до 30 мкм в диаметре) проволочка, например, из золота или алюминия, используется для соединения чипа и корпуса, т.е. контактные площадки по периметру чипа соединяются с выводами корпуса. Существуют две технологии монтажа проволочных межсоединений: соединение, полученное методом микросварки клиновым электродом, и термоультразвуковая сварка шариком. Термоультразвуковая сварка шариком в основном использует относительно тонкую золотую проволоку (75 мкм). Она легко деформируется под давлением и температурой, противодействует формированию оксида, хорошо подходит для формирования шарика, а также легко поддается резанию. Золотая проволока широко применяется, поскольку остается инертной после процесса соединения и не требует герметичной заделки. Метод микросварки клиновым электродом можно использовать для соединения как алюминиевой, так и золотой проволок. Алюминиевая проволока соединяется по технологии ультразвукового соединения. Соединение золотой проволоки использует термоультразвуковую технологию. Алюминиевое ультразвуковое соединение — наиболее распространенный процесс микросварки клиновым электродом, поскольку он более дешевый и выполняется при относительно невысокой температуре.

Wobble motor — двигатель колебания. Электростатический мотор с переменным зазором, который генерирует поперечное движение ротора на эксцентрическом статоре без скольжения. Эти двигатели используют роторы диаметром от 120 до 500 мкм, являются устойчивыми, не требуют смазки, имеют отношение вращающегося момента к массе выше, чем традиционные двигатели, и более низкую стоимость. Область применения — медицинские миниатюрные устройства. Производителем является Sarcos, Inc. (Юта, США). Двигатель колебания еще называют гармоническим электростатическим двигателем. Эти двигатели состоят из ротора, статора с полюсами для генерации электростатической силы и изолирующей пленки на поверхности ротора или статора. Во время работы двигателя полюса, расположенные снизу, включают и выключают последовательно друг за другом. Диск последовательно притягивается к каждому полюсу; край диска контактирует с диэлектриком, расположенным над полюсом. В такой манере он медленно вращается по кругу, делая один оборот вокруг своей оси под воздействием изменения напряжений на статоре. Ротор вращается в обратном направлении до полного оборота (один цикл). Скорость вращения равна: (скорость оборота) х {(длина окружности статора минус длина окружности ротора)/(длина окружности ротора)}. Имеет следующие особенности: способность легко обеспечивать низкую скорость и высокий момент, когда длина окружности ротора очень близка к длине окружности статора; нет проблем, связанных с трением и изнашиванием вследствие отсутствия частей скольжения; возможность использовать разнообразные материалы; легко увеличивающееся характеристическое отношение. Вместе с тем при вращении может возникать нежелательная вибрация.

Working plate - рабочий фотошаблон. Маска, полученная по эталонному фотошаблону, которая используется для экспонирования подложек. Поскольку эти маски подвержены изнашиванию, то их необходимо периодически менять.

Wurtzite structure — структура вюртцита. Одна из четырех основных кристаллических структур полупроводников. Решетка со структурой вюрцита представляет собой две взаимопроникающие гексагональные плотноупако- ванные подрешетки. Вокруг каждого атома одного сорта в структуре вюрцита, например Cd в соединении CdS, располагаются в тетраэдрической координации четыре атома другого сорта (S). Структуру вюрцита имеют также большинство нитридов AIN, BN, GaN и некоторые политипы SiC.

X

X-Ray — рентгеновское излучение. Это электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит на энергетической шкале между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением, что соответствует длинам волн от I(Г14 до 10 8 м. Рентгеновские лучи возникают при сильном ускорении заряженных частиц (в основном электронов) либо же при высокоэнергетичных переходах в электронных оболочках атомов или молекул. Рентгеновские лучи проникают через некоторые непрозрачные для видимого света материалы. Источники — рентгеновская трубка, некоторые радиоактивные изотопы, ускорители и накопители электронов (синхротронное излучение). Приемники — фотопленка, люминесцентные экраны, некоторые детекторы ядерных излучений. Рентгеновские лучи применяют в рентгеновском структурном анализе, медицине, дефектоскопии, рентгеновском спектральном анализе.

X-Ray Fluorescence (XRF) — метод рентгеновской флюоресценции. Неразрушающий метод для измерения толшины пленок, основанный на рентгеновском спектре, испускаемом образцом. Применение рентгенофлюоресцентного анализа целесообразно для исследования диэлектриков, например, оксидов или полимеров. Это связано с тем, что эти образцы при таком методе исследований не заряжаются и не разлагаются. Такое происходит, например, в результате действия электронного луча, но это уже не рентгенофлюоресцентный анализ, а совсем другой метод исследований — рентгеновский микроанализ. Ограничения рентгенофлтооресцентного анализа: значительная ширина первичного рентгеновского пучка делает нецелесообразным применение рентгеновского флюоресцентного анализа для исследования отдельных элементов микроизделий. Этот метод более полезен для анализа участков образцов большой площади. Наконец, при рентгеновском флюоресцентном анализе вторичное характеристическое рентгеновское излучение возбуждается со значительно большего (по глубине) объема образца, так как рентгеновское излучение достаточно глубоко проникает в материалы. Это обстоятельство следует учитывать при использовании рентгеновского флюоресцентного анализа для исследования многослойных структур.

X-Ray lithography — рентгенолитография. Очень быстрый литографический процесс, использующий рентгеновские лучи для засвечивания резиста. Рентгенолитография требует специальную маску (шаблон) и резист, чувствительный к рентгеновскому излучению. Рентгенолитография позволяет получать более высокое разрешение вследствие более короткой длины волны излучения. Используется в технологии LIGA. Основная причина разработки рентгеновской литографии заключается в возможности получения высокого разрешения и высокой производительности оборудования. Типовая рентгеновская литографическая установка состоит из следующих основных узлов. Кольцевая электронная пушка, сфокусированная на водоохлаждаемую палладиевую мишень, генерирует электронный пучок напряжением 25 кВ и мощностью 5—6 кВт. В результате этого мишень испускает рентгеновские лучи с длиной волны 0.437 нм, которые проходят через бериллиевое окно в камере экспонирования, заполненной гелием. Гелий предотвращает поглощение рентгеновских лучей воздухом. Рентгеновские резисты, состоящие из поглощающего основного полимерного материала и полимеризуемой мономерной добавки, вводимой в структуру основного материала под воздействием рентгеновского излучения. Негативные рентгеновские резисты получают введением кремнийсодержащих металлоорганических мономеров в хлорированное полимерное поглощающее вещество. Рентгеновские шаблоны, состоящие из поглощающих рентгеновское излучение металлических пленок (например, золото) и тонкой мембраны, пропускающей рентгеновские лучи. Для изготовления мембран используют такие материалы, как полиимид, Si, SiC, Si3N„, А1,0. и многослойные структуры Si3N4/Si02/Si3N4.

X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) — рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия. Метод поверхностного анализа, использующийся для определения химического состава твердых поверхностей. Позволяет определять энергию связи. Анализ основан на определении энергии электронов, испускаемых твердым телом в результате подвергания его монохроматическому рентгеновскому излучению. Очень эффективен для обнаружения на поверхности кремния закисей кремния. Облучение поверхности образца рентгеновским пучком способно в случае высоких энергий рентгеновских квантов вызвать эмиссию вторичных электронов за счет возбуждения внутренних электронных оболочек атомов. Электроны с различными энергиями связи обусловливают появление раздельных пиков фотоэлектронного спектра. Применение этого явления для химического анализа облучаемой поверхности получило название электронной спектроскопии для химического анализа. Это второе название XPS. Первичный рентгеновский пучок обычно возбуждается за счет облучения электронами низких энергий анода из алюминия или магния. Так как энергия вторичных фотоэлектронов, возбуждаемых при использовании алюминиевых и магниевых источников, достаточно низкая, то глубина проникновения вторичных электронов в исследуемое вещество менее 5 нм. Поэтому появляется возможность анализировать химический состав тонкого (несколько атомных слоев) приповерхностного слоя. Для исследования профилей распределения примесей по глубине осуществляется ионное распыление поверхностных слоев. Разрешение по глубине рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии очень высокое и не превышает толщины атомного монослоя. Разрешение по площади (в плоскости) очень низкое, так как диаметр первичного рентгеновского пучка составляет 1—2 мм. Возможности метода рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии следующие. Во- первых, метод обеспечивает возможность исследования радиационно-нестойких материалов, так как процессы диссоциации и десорбции при возбуждении рентгеновскими квантами существенно меньше, чем, например, при электронном возбуждении. Во-вторых, использование электрически нейтрального первичного пучка значительно снижает вероятность заряда поверхности исследуемых диэлектриков. В-третьих, по данным рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии можно получать информацию о химической связи. Энергетические уровни электронов внутренних оболочек зависят от валентного состояния и типа химической связи. Типичное энергетическое разрешение пиков спектров рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии составляет ~0,5 эВ. Поскольку различные типы химической связи часто обусловливают сдвиги энергии связи на большие величины, то эти сдвиги можно детектировать в целях идентификации характера связи.

Y

Yaw rate sensor — сенсор скорости вращения вокруг вертикальной оси, в робототехнике — сенсор скорост и сгибания. Сенсор состоит из двух изготовленных поверхностной микрообработкой акселерометров, которые расположены на соответствующих колеблющихся сейсмических массах (гирьках). Ось измерения каждого акселерометра ортогональна направлению колебания сейсмических масс. Вращение вокруг третьей ортогональной оси (вертикальной, yaw-оси) прилагает силу Кориолиса на акселерометры. Измерение разницы между фильтрами двух акселерометров отфильтровывает линейное ускорение и удваивает сигнал силы Кориолиса. Синхронная демодуляция, использующая скорость осциллятора, генерирует сигнал, пропорциональный скорости вращения вокруг вертикальной оси.

Yellow room — желтая комната. Комната, в которой подложки подвергаются экспонированию ультрафиолетовым светом в установке совмещения и экспонирования. Система люминесцентного освещения в комнате имеет лампы с желтым фильтром для блокирования нежелательного ультрафиолетового излучения от источника освещения. Фильтры используются для удаления ультрафиолетового света из выходного в комнату люминесцентного излучения. Они придают комнате желтый внешний вид.

Yield — выход (годных) изделий. Процент выхода годных изделий по отношению к их общему числу.

Yield model — модель выхода годных изделий. Математическая вероятностная модель, которая преобразует плотность дефектов в планируемый выход годных микроизделий.

Yokogawa differential resonant pressure sensor — дифференциальный резонансный сенсор давления корпорации Йокогава. Разработан в корпорации электроники «Йокогава» (Япония). Он состоит из двух резонаторов, размещенных на диафрагме, дифференциальный выход которых обеспечивает отсчет показаний сенсора. Резонаторы возбуждаются электромагнитным полем. Для этого микроустройство помещается в магнитное поле и через его структуру пропускается переменный ток.

Young modulus — модуль Юнга. Модуль Юнга имеет и другое название — модуль упругости. Это постоянная материала, соотносящая механическое напряжение и упругую деформацию. Это мера жесткости материала. Например, алмаз имеет очень высокий модуль Юнга, в то время как мягкие полимеры имеют его низкое значение. Модуль Юнга часто зависит от кристаллографических направлений материала. Модули упругости представляют собой коэффициенты зависимости деформации от приложенных напряжений (и наоборот). В простейшем случае малых деформаций эта зависимость линейная, а модуль упругости — коэффициент пропорциональности. Число модулей упругости для анизотропных кристаллов достигает 21 и зависит от симметрии кристалла. Упругие свойства изотропного вещества можно описать двумя постоянными, связанными с модулем Юнга, коэффициентом Пуассона, модулем сдвига и модулем объемного сжатия. Модули упругости конкретного материала зависят от его химического состава, предварительной обработки, температуры и др.

Yo-yo — установка термоциклирования ИС и МЭМС.

Yttrium Aluminum Garnet (YAG) — алюмоиттриевый гранат. Исходный материал для лазеров. Используется для создания лазерных систем, особенно при легировании этого вещества редкоземельными ионами, например неодимом. Выходные частоты в основном находятся в ближнем инфракрасном диапазоне. Также записывается как YA1G.

Yttrium Barium Copper Oxide (YBACCO) — иггриево-бариевая керамика. Это твердый, хрупкий керамический материал, имеющий сверхпроводящие свойства.

Yttrium Iron Garnet (YIG) — железоиттриевый гранат. Феррит. Часто используется в микроволновых устройствах. Вещество имеет сложную кубическую кристаллическую структуру. Химическая формула Y3Fe5012.

Yttrium iron garnet filter — фильтр с использованием железоиттриевого граната. Перестраиваемый, внешне смещаемый фильтр, который использует железоиттриевый гранат, и работающий около его ферромагнитного резонанса.

Z

Zapper (laser) — установка лазерной подгонки резистов.

Zener diode — диод Зенера. Полупроводниковое, двухполюсное устройство с обратным смещением в область пробоя. Устройство имеет высокий импеданс при приложении напряжения, более низкого, чем напряжение пробоя. Ток увеличивается существенно при приложении напряжения выше напряжения пробоя. Следовательно, устройство применяется как регулятор напряжения.

Zephyr — зефир. Общее понятие, использующееся для описания легковесных тканей. Например, исследователи технологического института штата Джорджии (США) изобрели «умную рубашку» из специальной легковесной ткани. В ткань встроено (интегрировано) инвазивное сенсорное оборудование. Оно способно измерять сердечный ри тм, температуру, контролировать дыхание и т.д.

Zero offset — коррекция нуля, смещение нуля. Выходной сигнал сенсора при нулевом входном сигнале и при определенном напряжении питания или токе.

Zeta potential — электрокинетический потенциал, зета-потенциал. Часть общего скачка потенциала на границе двух фаз, определяющая относительное перемещение этих фаз при электрокинетических явлениях. Электроки- нетические явления, группа явлений, наблюдаемых в дисперсных системах и капиллярах и выражающихся либо в возникновении движения одной из фаз по отношению к другой под действием внешнего электрического поля (электроосмос, электрофорез), либо в возникновении разности потенциалов в направлении относительного движения фаз, вызываемого механическими силами (эффект Дорна, потенциал течения).

Zinc oxide — оксид цинка. Химическая формула ZnO. Полупроводник типа Л}В(. Возможно синее и фиолетовое излучение. Из-за наличия структуры кристаллической решетки такой, как у вюрцита (В4), и постоянной решетки, близкой к GaN, оксид цинка можно ипользовать как подложку для формирования пленки GaN.

Zinc sulfide — сульфид цинка. Химическая формула ZnS. Полупроводник, у которого ширина запрещенной зоны — одна из самых больших среди полупроводников, используемых на практике. Материал может использоваться для получения излучателя синего света.

Zirconate — цирконат (бария и стронция). Материал для фильтров на поверхностных акустических волнах. Широко известен цирконат-титанат свинца (см. также PZT).

Zirconium — цирконий. В микроэлектронике применяется как конструкционный материал. Компактный серебристо-серый металл. Температура плавления 1830°С, температура кипения 4225°С, плотность 6,506 г/см3. На воздухе покрывается пленкой оксида. Взаимодействует с 02 при 200°С. Мелкодисперсный Zr может воспламеняться при обычной температуре.

Zirconium oxide — диоксид циркония. Химическая формула Zr02. Диэлектрическая постоянная в диапазоне 20—25. Двуокись циркония термодинамически стабильна в контакте с кремнием, однако стремится к кристаллизации при 700°С. Рассматривается как альтернативный изолирующий слой затвора для следующего поколения МОП-технологии.

Zone leveling — зонное выравнивание. Метод зонного выравнивания позволяет вводить в германий контролируемое количество равномерно распределенных легирующих примесей. Один из вариантов зонного выравнивания состоит в том, что поликристаллический слиток чистого германия помещают в горизонтальную трубу или лодочку из плавленного кварца. С одного конца загруженного материала помещают монокристаллическую германиевую затравку. Нагревательный виток создает расплавленную зону в месте соприкосновения затравки со слитком. В зону вводят крупинку легирующего материала (индия или сурьмы), а затем медленно перемещают зону вдоль слитка. Легирующая примесь в малых, но постоянных количествах переходит в затвердевающий германий позади расплавленной зоны. В результате получается монокристалл с весьма однородным содержанием примеси почти по всей его длине.

Zone melting — зонная плавка. Металлургический процесс для получения сверхчистого металла. Очистка состоит в непрерывном плавлении неочищенного материала и рекристаллизации чистого металла. Метод очистки полупроводниковых материалов, таких как германий и кремний, для применений в микроэлектронике. При использовании этого метода по длинному слитку твердого материала медленно перемещают узкую зону расплава, в результате чего благодаря рекристаллизации происходи! перераспределение примесей, растворенных в слитке. Окончательное распределение примесей зависит от их первоначального распределения, числа и ширины зон расплава и направления их движения. Наиболее важное значение имеют два варианта зонной плавки — зонная очистка и зонное выравнивание (см. также Zone refining и Zone leveling).

Zone refining — зонная очистка. Метод состоит в том, что некоторое число расплавленных зон перемещают по слитку в одном направлении. Каждая зона переносит определенное количество примесей к концу слитка, очищая от них остальную его часть. Зонная очистка была разработана в начале 1950-х годов В. Пфанном (США) как метод получения сверхчистого германия. Она позволяет получать германий с содержанием примесей менее 0,0001%. Зонная плавка была применена также для очистки других полупроводниковых материалов, металлов, органических и неорганических соединений.

Методика зонной очистки. Германиевый слиток, помещенный в графитовую лодочку, перемещают внутри ряда кольцевых индукционных нагревателей. Каждый нагреватель расплавляет узкий участок слитка. При перемещении слитка через нагреватель расплавленная зона перемещается по слитку, и растворенные примеси, переходя через переднюю границу раздела твердой и жидкой фаз, накапливаются в расплаве и переносятся к концу слитка. Таким образом, процесс зонной очистки основан на фракционной рекристаллизации, которая может быть многократно повторена. В конечном счете достигается некий предельный уровень очистки, после которого дальнейшее увеличение числа проходов зоны не дает эффекта. При данной ширине зоны предельный уровень чистоты тем выше, чем длиннее слиток. Длину слитка обычно выбирают так, чтобы она была примерно в 10 раз больше ширины зоны. Две разновидности зонной очистки — метод плавающей зоны и метод непрерывной зонной очистки.

Метод плавающей зоны. Этот метод особенно подходит для очистки кремния. Установка представляет собой вакуумную камеру с закрепленным в ней вертикально кремниевым стержнем, окруженным витком из медной трубки. Медный виток служит нагревательным индуктором и токами высокой частоты расплавляет узкую поперечную зону стержня. Нагревательный виток можно перемещать вверх по стержню либо, при неподвижном витке, перемещать слиток. В обоих случаях расплавленная зона тоже перемещается и переносит оказавшиеся в ней примеси. Методом плавающей зоны был получен кремний очень высокой чистоты; он пригоден также для очистки металлов с высокой температурой плавления — молибдена, вольфрама, железа, ниобия и рения. Непрерывная зонная очистка. При непрерывной зонной очистке исходный материал непрерывно подается в установку, так что образуются два непрерывных встречных потока: один — чистого материала (продукт), а другой — загрязненного (отходы).

<< | >>
Источник: П.П. Мальцев. Нанотехнологии. Наноматериалы.. 2008

Еще по теме Англо-русский терминологический словарь по микро- и наносистемной технике:

  1. Англо-русский терминологический словарь по микро- и наносистемной технике
  2. Англо-русский терминологический словарь по микро- и наносистемной технике - содержание