Proiect MEMS Master [PDF]

Zitiervorschau

Notiuni introductive despre MEMS

Sisteme microelectromecanice (MEMS) este tehnologia de dispositive foarte mici, se varsa la nano-scara in sistemele nanoelectromechanical(NEMS) si nanotehnologie.MEMS sunt de asemenea mentionate ca Micromasini(Japonia) ,sau tehnoogia de sisteme micro-MST (in Europa).

MEMS sunt separate si distincte de la viziunea ipotetic de nanotehnologie moleculara sau electronice moleculare.MEMS sunt alcatuite din component intre 1 si 100 microni in dimensiune(adica 0.001-0.1 mm) ,si dispositive MEMS in general ,variaza ca marime de la 20 microni la un milimetru.Ele constau,de obicei, dintr-o unitate central care prelucreaza date(microprocesor) si mai multe component care interactioneaza cu mediul inconjurator, cum ar fi microsenzori. In aceasta scala de marime, constructele fizicii clasice nu sunt intotdeauna utile. Datorita suprafetei mari la volum de MEMS,efecte de suprafata,cum ar fi electrostatica si umectare domina peste efecte de volum,precum inertie sau masa termica.

Fig.1 MEMS

Fabricarea MEMS a evoluat de la tehnologia de proces in fabricarea de dispositive semiconductoare,de exemplu ,tehnicile de baza sunt depunderea de straturi de marteriale,procese de fotolitografie si gravura pentru a produce forme necesare.

Materiale utilizate in realizarea microstructurilor sunt siliciul,cel mai folosit material in realizarea de circuite integrate utilizate in electronice de consum in industria moderna, polimerii,ceramica,metale, in functie de necesitate.

Astfel pentru MEMS se poate face o clasificare:

In fucntie de tipul de utilizare:

-senzor;

-actuator;

-structura.

In functie de domeniul de aplicare:

Imprimante cu jet de cerneală , care utilizează piezoelectrici sau bule de ejecție termică să depună cerneală pe hârtie.

Accelerometre în mașinile moderne pentru un număr mare de scopuri, inclusiv airbag desfășurare în coliziuni.

Accelerometre în dispozitive electronice de larg consum, cum ar fi controlere de joc , media playere personale / telefoane mobile și o serie de aparate foto.

MEMS giroscoape folosite în automobile moderne și alte aplicații pentru a detecta girație ;

MEMS microfoane în dispozitive portabile, de exemplu, telefoane mobile, casti și laptop-uri.

Bio-MEMS aplicații în tehnologii medicale și de sănătate legate de la Lab-on-chip pentru MicroTotalAnalysis ( biosenzor , chemosensor ), sau

încorporate în dispozitive medicale, de exemplu stenturi.”

În această lucrare,se vor studia aplicații bazate pe MEMS (sisteme micro-electromecanice) etapa XY . In plus, etapa a fost fabricat cu ajutorul procesului de fabricatie micro/nano bazat pe avantajele de miniaturizare a dispozitiv pentru realizarea sistemelor de mare precizie.In ceea ce priveste functia de conducere a etapei XY,un actuator piepetane are un rol foarte important in aplicatiile opticesi sitemul de pozitionare a sondei,deoarece este usor de controlat cu o precizie foarte mare si un consum redus de energie.

Etapa electrostatica XY a fost aplicata la scara larga pentru scanarea probelor microscopice,stocarea de date si control al nano-pozitiilor.

Fig. 2 Senzor de imagine

CAPITOLUL 1

Senzori si actuatori piezoelectrici

1.1.Efectul piezoelectric in materiale cristaline

Efectul piezoelectric este adesea întâlnită în viața de zi cu zi, de exemplu în brichete, difuzoare si semnale sonore. Într-un gaz mai ușor, presiunea pe o piezoceramică generează un potențial electric suficient de mare pentru a crea o scânteie. La cele mai multe ceasuri electronice pentru alarma nu se folosesc sonerii electromagnetice, deoarece ceramica piezoelectrica este mai compacta și mai eficienta.In plus față de astfel de aplicatii simple, tehnologia piezo s-a impus recent în ramura de automobile. Supapele de injectare piezo-drive din motoarele diesel ofera perioade de tranziție mult mai mici decât supapele electromagnetice convenționale, aducand astfel o funcționare silențioasă și emisii mai reduse.

Piezoelectricitatea este proprietatea materialelor de a-şi modifica starea de polarizaţie sub acţiunea unor forţe mecanice (efect piezoelectric direct) şi de a se deforma sub acţiunea unor tensiuni electrice aplicate din exterior (efect piezoelectric invers). ;

Existenţa diferitelor elemente de simetrie într-un cristal, determină configuraţiile concrete ale coeficienţilor matriciali de material, anulând unele dintre componentele matriciale şi stabilind relaţii de legătură între altele; important este faptul că, indiferent de proprietatea fizică pe care o descrie, configuraţia unei matrici care aparţine unui cristal caracterizat de un anumit grup de elemente de simetrie nu depinde decât de grupul de simetrie caracteristic acelui cristal.Deformarea unui corp solid necesită acţiuni exterioare. Forţele se pot exercita la suprafaţa sa exterioară, prin contact mecanic sau în interiorul său printr-un câmp intern de forţe; efectele câmpului în interiorul materialului pot fi evaluate prin intermediul unei densităţi de forţă din unitatea de volum. În solidul deformat apar tensiuni mecanice care tind să-l aducă în

starea de repaus, asigurând echilibrul materialului. Aceste tensiuni se transmit din aproape în aproape prin forţele de legătură înteratomice, a căror rază de acţiune

(câteva distanţe interatomice) este foarte mică din punct de vedere macroscopic. Dacă tensiunile se caracterizează printr-o periodicitate temporală atunci deformaţiile rezultate devin oscilaţii mecanice şi se pot propaga sub formă de unde elastice.

Deoarece efectul piezoelectric expus de materiale naturale, cum ar fi cuarțul, turmalina, sare Rochelle, etc este foarte mic, au fost dezvoltate materiale ceramice policristaline feroelectrice precum titanat de bariu și plumb (plumb), titanat zirconat (PZT), cu proprietăți îmbunătățite.Ceramicele PZT (piezoceramice) sunt disponibile în mai multe variante și sunt încă cele mai utilizate materiale pe scară largă pentru aplicațiile cu actuatori din prezent. Înainte de polarizare, cristalite PZT au celule unitate simetrice sub forma de cub . La temperaturi sub temperatura Curie, structura cubica devine deformata și asimetrica. Celulele unitare prezintă polarizare spontană

(vezi Fig. 2), cristalitele individuale din PZT sunt piezoelectrice.

Fig.1.1 Structura PZT la temperaturi peste si sub temperatura Curie

Grupurile de celule unite cu aceasi orientare se numesc domenii Weiss.Din cauza distributiei random din domeniul de orientare din materialele ceramice, niciun efect macroscopic nu este observabil. Datorită naturii feroelectric a materialului, este posibila existenta unei forțe care aliniaza anumite domenii de orientare, folosind un câmp electric puternic.Acest proces se numeste „poling”.Anumite materiale PZT ceramice sunt polarizate la anumete temperaturi. In materiale se gaseste o urma de polarizare,care poate fi degradat daca se depasesti limitele mecanice,termice si electrice. Ceramica prezinta acum proprietati piezoelectrice si isi va schimba dimensiunile cand este aplicat un potential electric.

Fig.1.2 Ceramica piezoelectrica: 1) inainte de „poling” ;2) in timpul „poling-ului” si 3) dupa „poling”

Din cauza naturii anizotrope a ceramizcii PZT,efectele piezoelectrice sunt dependente de directie. Pentru identificare diectiei se vor folosi axele 1,2,3(corespunzatoare axelor ortogonale X,Y,Z) .Axele 5,6,7 vor corespunde rotatiei

(forfecare) θx ,θy,θz (de asemenea cunoscute ca U,V,W). Direcția de polarizare (axa 3) este stabilită în timpul procesului de poling de către un câmp electric puternic aplicată între doi electrozi.Pentru aplicatii cu actuatori(traductori)proprietatile piezoeletrice dea lungul axei de „poling” sunt cele mai importante(defelxie mare).

Materialele piezoelectrice sunt caracterizate de mai multi coeficienti: dij-coeficienti piezoelectrici de sarcina;

gij-coeficienti de tensiune;

kij-coeficient de cuplaj ,acesti coeficienți sunt raporturi de energie care descriu conversia de la energie mecanică în energie electrică sau invers. K2 este raportul dintre energia stocată (mecanic sau electric) a energiei (mecanice sau electrice) aplicat;

Y-modulul lui Young Y (descrierea proprietăților elastice ale materialului); r

–permitivitate dielectrica.

Indicii dubli(cum sunt la dij) se folosesc pentru a descrie relatia dintre parametrii mecanici si cei electrici. Primul indice indica directia stimululi,iar al doilea reactia sistemului.Se noteaza cu S,T,E,D conditiile de frontiera electrice sau mecanice.

Coeficienții descriu proprietățile materialelor doar in condiții de semnal mic. Ele variază în funcție de temperatură, presiune, câmpul electric, factor de formă, condiții mecanice și electrice de frontieră, etc.

1.2 Senzori piezoelectrici

Dicţionarele din prima parte a anilor '70 nu cuprind cuvântul „sensor”. Acesta a apărut odată cu dezvoltarea microelectronicii, împreună cu alte noţiuni de mare impact, cum ar fi ele de „microprocesor”, „microcontroller”, „transputer”, „actuator” etc., adăugând o noţiune nouă unei terminologii tehnice având o anumită redundanţă.

Senzorii sunt din ce în ce mai mult folositi pentru aplicatii tehnice. Formând interfața dintre mediu și elementul de control, un senzor este un organ vital pentru un sistem artificial.Senzorii pot mirosi, gusta, vedea și simți prin măsurarea parametrilor mecanici, biochimici ,termici , magnetici și radianți. Ei sunt clasificați, de obicei, după semnalele pe care le măsoară.O clasificare ușor de înțeles poate fi analizată în tabelul urmator.

Forma semnalului Mărimi măsurate Termic Temperatură,căldură, flux de căldură, entropie, capacitate calorică, etc. Radiant Raze gamma, raze X, ultraviolete, lumină

vizibilă și infraroșie, microunde, unde radio

etc.

Mecanic Deplasare,viteză, accelerație, forță. Presiune,

flux de masă, amplitudine și lungime de undă

acustică etc.

Magnetic Câmp magnetic, flux, moment magnetic,

magnetizare, permeabilitate magnetică

etc.

Chimic Umiditate, nivelul pH-ului si ioni, concentrație gaz, materiale toxice și inflamabile, concentrație de vapori și mirosuri, poluanți etc. Biologic Zaharuri, proteine, hormonii, antigene Tabel 1. Tipuri de senzori

Astfel, o mare parte din elementele tehnice senzitive sunt încadrate în categoria de traductor . Un traductor este un dispozitiv care converteşte efecte fizice în semnale electrice, ce pot fi prelucrate de instrumente de măsurat sau calculatoare.

Tendința actuală este de a fabrică senzori din ce în ce mai mici. Etapele initiale arata evolutia de la un singur sensor la un sistem inteligent de senzori,cu dimensiuni extreme de mici.Așa-numitele dispozitive senzoriale inteligente (sau integrate) pot fi dezvoltate prin integrarea componentelor senzor cu cele de procesare a semnalului.

Tendința este de a integra întregul sistem sensor într-un singur cip. În acest fel, va fi posibil ca pentru o anumită sarcină, să se măsoare și să evalueze toți parametrii interesanți, într-un singur loc și la un anumit moment. Un pas important pentru dezvoltarea în continuare a microsenzorilor este conceperea și proiectarea procesoarelor de semnal electronic inteligente. Aceasta va conduce la sisteme avansate de senzori distribuiți în care semnalele senzoriale cu zgomot, rezultând din intermodulație sau o insuficientă selectivitate, pot fi evaluate cu succes.

Orice tip de material piezoelectric poate fi folosit ca senzor.Cel mai utilizat tip de piezoceramica este PZT(plumb-zircon-titanat),solutii solide de zirconat de plumb si titanat de plumb,de multe ori dopate cu alte elemente pentru a obtine proprietati specifice.Aceasta ceramica este obtinuta prin amestecare in cantitati egale a celor trei elemente sub forma de pulbere si incalzite la temperaturi de 800-1000 °C.Ele reactioneaza si formeaza pulberea de PZT.Aceasta pulbere este amesteacata cu un liant si sintetizeaza in forma dorita.In timpul procesului ,materialul sufera o tranzitie de la paraelectic la feroelectric si celula cubica devine tetragonala.

Fig.1.3.Placuta piezo

Senzorii PZT prezinta majoritatea caracteristicilor de ceramica,respectic modul de elasticitate mare ,fragilitate si rezistenta la tractiune redusa.Materialul in sine este izotrop mecanic si datorita procesul de „poling” se presupune transversal izotrop in plan perpendicul pe directia de „poling” ,in ceea ce priveste proprietatile piezoelectrice. Asta inseamna ca pentru senzorii PZT , s11 = s22, s13 = s23, s44 = s55, d31 = d32 si d15 =d24.

1.3.Senzori giroscopici

Competitivitatea de senzori MEMS se refera în mare parte la miniaturizare și procesele de realizare implicate în fabricarea lor, reducand costurile, dimensiunea și cerințele de putere ale dispozitivului final. Mai mult decât atât, miniaturizare deschide noi perspective și posibilități pentru dezvoltarea completa de noi clase de senzori, în cazul în care fenomenele de micro-scară sunt urmărite în mod eficient pentru a obține rezultate care ar fi imposibil de realizat la o scară macro.

Mai multe tipologi de senzori MEMS au fost comercializate sau au fost prezentate in literatura de specialitate inca de la inceputul tehnoologiei micrositemelor acum mai bine de 30 de ani. Senzorii de presiune si acceleratie pentru industria auto au fost printre primele dispozitive MEMS produse la scara larga si au contribuit la dezvoltarea tehnologiei MEMS.In ciuda maturitatii lor acest senzori pe baza de siliciu inca dominca piata ,prin volumul mare de vanzari.Recent un alt micro-senzor relevant in ceea ce priveste vanzarea,in special pietele electronice auto si de consum,este senzorul de deviatie unghiulara sau giroscop.

În electronice de consum, senzori inertiali sunt utilizati în Stabilizare optică a imaginii (OIS) sisteme de camere foto și video ,in sistemele de navigație personal Dead Reckoning (fie „stand-alone” sau integrate în telefoanele mobile și PDA-uri, cum ar fi iPhone, iPad și iPod touch Apple (Apple, 2011)), în dispozitive 3D de indicare, cum ar fi controler de joc Nintendo Wii (Wiimote) cu MotionPlus expansiune (Nintendo, 2011), etc.

Giroscoapele sunt senzori conceputi sa masoare rotatia unghiulara specifica pentru anumite axe respectand spatiul inertial.Sunt girosoape care masoara rata rotatiilor(viteza unghiulara) si giroscoape de deplasare(cunoscute ca giroscoape intr-un unghi) care masoara un unghi de rotatie. Acestea au fost concepute în mod tradițional, fie ca dispozitive mecanice exploatând conservarea momentului cinetic stocat într-o roata, sau ca sisteme optice exploatând efectul Sagnac experimentat de-propagarea contra fasciculului laser într-o cavitate inel sau o bobină de fibră optică.

1.4.Actuatori piezoelectrici

În acest subcapitol se vor detalia câteva aspecte legate de actuatorii piezoelectrici, care pot constitui, în multe cazuri, cea mai bună soluţie de acţionare, datorită unor performanţe remarcabile, cum ar fi:

Rezoluţie teoretic nelimitată, care practic coboară sub limita unui nanometru; cele mai mici modificări ale tensiunii de alimentare sunt transformate în mişcări liniare, fără salturi (praguri);

Dezvoltarea unor forţe de acţionare foarte mari. Pot poziţiona sarcini mai mari de 10.000 N în limita a cc. 100 mm, cu precizii de ordinul micrometrilor;

Timpi de răspuns sub o milisecundă; Alungirea unui actuator piezoelectric este limitată numai de viteza de propagare a sunetului în materialele ceramice. Pot fi obţinute acceleraţii de câteva mii de ori mai mari decât acceleraţia gravitaţională.

Absenţa elementelor în mişcare, şi, implicit, a frecărilor şi a jocurilor. Alungirea unui actuator piezoelectric se bazează numai pe deformaţia solidului şi nu prezintă semne de îmbătrânire. Testele de anduranţă au dovedit că nu există modificări în funcţionare după 500 de milioane de cicluri de alungire;

Consum de putere foarte mic. Efectul piezo converteşte direct energia electrică în mişcare liniară. Elementul de acţionare absoarbe energie numai în timpul alungirii, când consumă un curent electric pentru încărcare.

Absenţa câmpurilor magnetice etc.

Principiile de bază ale actuatorilor piezoelectrici

Un actuator piezoelectric este un element de poziţionare, controlat electric, care funcţionează pe baza efectului piezoelectric. Efectul direct, utilizat, de exemplu, în cazul senzorilor de forţă piezoelectrici , presupune generarea unor sarcini electrice ca efect al solicitărilor mecanice. În cazul actuatorilor se utilizează efectul invers, respectiv un câmp electric, paralel cu direcţia de polarizare, determină o alungire a materialului cristalin, după aceeaşi direcţie. Câmpul electric generează un cuplu asupra dipolilor electrici din structura materialului, care produce o aliniere a acestora de-a lungul câmpului şi, în consecinţă, o schimbare a lungimii regiunilor monocristaline .Întrucât materialele monocristaline naturale, cum ar fi cuarţul, turmalina, sarea Rochelle etc. prezintă efecte piezoelectrice de mică amploare, au fost dezvoltate materiale ceramice policristaline, cum ar fi plumbzirconat-titanat (PZT), cu

propietăţi piezoelectrice superioare. Ceramicile PZT se produc într-o gamă largă de variante şi reprezintă materialele de bază pentru actuatorii piezoelectrici.

Alungirea maximă a unui PZT depinde de materialul ceramic utilizat, de lungimea lui, L [m], de intensitatea câmpului electric, E [V/m] şi de forţa, F [N], care acţionează asupra lui: Modificarea lungimii, DL [m], poate fi exprimată cu ajutorul relaţiei:

unde dij [m/V] reprezintă o constantă a materialului, dependentă de direcţia după care se realizează alungirea, iar cT [N/m] este constanta elastică a materialului.

Alungirea maximă este limitată de intensitatea câmpului electric la care poate fi supus actuatorul, fără să fie distrus de şocurile de tensiune. Limitele sunt situate între 1¸2 KV/mm. Cu materialele ceramice utilizate se pot obţine modificări relative ale lungimii de 0,10¸0,13%, astfel încât, de exemplu, pentru un PZT în stivă, cu lungimea de 100 mm, alungirea maximă va fi de 130 mm.

Un PZT este un corp elastic cu o anumită rigiditate, la fel ca orice alt solid. Dacă asupra lui acţionează o forţă F, el va fi comprimat cu Ln = F/cT. Constanta elastică a unui anumit PZT se regăseşte în tabelul produsului respectiv din catalogul de firmă. Pot fi luate în considerare două cazuri distincte de comportare a unui PZT sub sarcină:

Sarcină constantă (F = constant) . În această situaţie sarcina este o greutate, F = M.g, care rămâne constantă pe parcursul procesului de alungire. Întrucât capacitatea de alungire a PZT nu este afectată de sarcină,alungirea maximă va fi aceeaşi, DL0, ca în

cazul când PZT nu este solicitat mecanic (în stare liberă), dar punctul zero al domeniului de poziţionare se va deplasa în jos cu valoarea Ln = F/cT.

Sarcină variabilă (F = F (DL)). În acest caz, forţa care solicită PZT este dependentă de alungire. Toate aplicaţiile în care un element de poziţionare acţionează asupra unui resort sau a unui perete elastic se încadrează în această categorie. Cu cât obstacolul elastic (resortul) este mai rigid, cu constanta elastică, cS , mai mare, cu atât se reduce cursa PZT. Alungirea efectivă a

PZT va fi:

Figura 4 permite o constatare importantă: alungirea unui PZT nu urmăreşte o variaţie liniară în funcţie de tensiunea de alimentare, ci închide o curbă de hysterezis (curbele A şi B din fig.4), cu valori diferite când tensiunea creşte sau descreşte.

Fenomenul de hysterezis este determinat de efectele de polarizare cristalină şi efectele

erori de ordinul micrometrilor, care pot fi nesemnificative în anumite aplicaţii, dar importante în altele, cazuri în care impune un control în buclă închisă (closed-loop) a alungirii PZT, cu o reacţie după poziţie.

Fig.1.4.Cazuri de solicitare a unui PZT

CAPITOLUL 2

Materiale folosite la realizarea MEMS-urilor

Prin intermediul tehnologiilor de microfabricatie specifice pe un substrat comun ( de regula o placuta de siliciu) sunt obtinute dispozitivele de tip MEMS, alcatuite prin integrarea de elemente mecanice, componente electronice si materiale cu proprietati speciale( fero-, piezo-, etc).

Componentele micromecanice se realizeaza prin tehnologii de microfabricatie constand in succesiuni de operatii de corodare, adaugare de starturi, inlaturare de straturi ( denumite straturi de sacrificiu), iar componentele electronice se realizeaza prin tehnologiile specifice circuitelor integrate. Siliciul şi materialele conexe acestuia, precum siliciul cristalin şi siliciul amorf (a-Si), aliajele de siliciu şi compuşi, sunt cele mai importante materiale utilizate în tehnologiamicrosistemelor. Principalul motiv este utilizarea acestora în structurile dispozitivelor semiconductoare şi dependenţa puternică a tehnologiilor de fabricare a microsistemelor de procesele de microfabricare a semiconductorilor, precum depunerea filmelor subţiri, fotolitografia şi corodarea.

Materialele utilizate in fabricatia MEMS-urilor sunt de doua tipuri:

Materiale utilizate ca substrat

Materiale de depunere

A) Materiale utilizate ca substrat in constructia MEMS-urilor

Cel mai important material utilizat ca substrat este siliciul. Siliciul este materialul cel mai utilizat ca şi semiconductor. Este un cristal covalent cu o structură tip diamant, cu reţea cristalină cubică.

Acesta are urmatoarele avantaje:

-

Este larg raspandit in fabricatia circuitelor integrate;

-

Este bine studiat si cu proprietati electrice controlabile;

-

Este economic de obtinut in forma cristalina;

-

Are proprietati mecanice foarte bune;

Are coeficienti piezorezistivi foarte inalti fata de cei ai traductoarelor tensometrice metalice ceea ce il face primul material din categoria celor utilizate la fabricarea MEMS-urilor. Are un punct de topire la 1400°C, care inseamna aproape de doua ori mai mult decat cel al aluminiului. Acest punct de topire inalt face ca siliciul sa fie stabil din punct de vedere dimensional chiar si la temperaturi foarte ridicate.

Siliciul utilizat in constructia MEMS-urilor se prezinta sub trei forme: cristalin, amorf si policristalin. Alte materiale care se utilizează ca substrat în construcţia MEMS-urilor sunt: cuarţul, sticla, materiale ceramice, materiale plastice, polimeri, metale. Cuarţul se utilizează în construcţia MEMS-urilor în primul rând datorită efectului piezoelectric pe care îl prezintă. Cuarţul este un mineral dur dar, de regulă se utilizează cuarţul produs sintetic.

A) Materiale utilizate ca substrat in constructia MEMS-urilor

Aceste materiale se depun sub formă de straturi pe plăcuţele utilizate ca substrat. Grosimea acestor straturi poate varia de la câţiva nanometri la câţiva micrometri. Dintre materialele care se folosesc pentru depunere de straturi la MEMS-uri enumerăm: -siliciul policristalin, ailiciul amorf, dioxidul de siliciu, nitrura de siliciu, oxinitrura de siliciu; -metale (Cu, Al, Au, Ni, Ti), compusi metalici (TiN, ZnO) sau aliaje ( TiNi); -materiale ceramice ( alumina); -polimeri.

Siliciu cu germaniu policristalin (poli Si-Ge)

Ca si siliciu, germaniu este un material utilizat la realizarea materialelor semiconductoare iar studii recente îl considera materialul ideal pentru realizarea tranzistoarelor şi semiconductoarelor. Exista un interes crescut pentru utilizarea Ge la realizarea MEMS-urilor datorita temperaturii scăzute de depunere a materialului pe suprafetele realizate. Aliajul de SiGe a fost utilizat recent în dispozitive de comunicaţie wireless datorită consumului mic de energie, a vitezei şi zgomotului redus, determinate de conductivitatea electrică mică. În microsisteme, datorită capacităţii de fabricare la temperatură mică, sunt utilizate în prezent structurile din SiGe policristalin.

Siliciul cu germaniu policristalin a aparut ca un material atractiv ca si structura pentru dispozitivele MEMS din moment ce indeplineste proprietatile mecanice dorite la temperaturi mai joase in comparatie cu siliciu policristalin. In functie de concentratia de germaniu si de temperatura de depunere, temperatura de tranzitie de la amorf la cristalin poate fi redusa pana la 450 de grade, sau chiar mai scazuta, in comparatie cu 580 de grade C necesara pentru siliciu policristalin in tehnica de depunere a vaporilor la presiune joasa. La fel ca si Ge policristalin, SiGe policristalin este un material care poate fi depus la temperaturi mai scazute ca cele ale siliciului. Procedeul de depunere se face prin metodele LPCVD, APCVD si RTCVD (rapid thermal CVD) utilizind ca gaze

precursoare Si H4 si GeH4. Temperatura de depunere este cuprinsa in intervalul 450°C pentru LPCVD si 625°C RTCVD. In general, temperatura de depunere depinde de concentratia Ge in filmul respectiv, cu cit concentratia Ge este mai crescuta cu atit temperatura de depunere este mai scazuta. Ca si polisiliciul, poli-SiGe poate fi saturat cu bor si fosfor pentru modificarea conductivitatii. In situ suprasaturarea cu bor poate fi realizata la temperaturi mai mici de 450°C ceea ce demonstreaza ca temperatura de depunere a fimelor conductive saturate cu bor poate fi redusa la 400°C daca continutul de Ge este mentinut la o concentratie de 70%. Pentru filmele imbogatite cu Ge se foloseste un strat fin de polisiliciu sau uneori SiO2. Ca si majoritatea materialelor compuse, variatia compozitiei filmelor poate schimba proprietatile fizice ale materialului. De exemplu gravarea Poli-SiGe pe H2O2 la concentratii ale Ge de peste 70% face ca proprietati cum sunt microstructura, tensiunile remanente, conductivitatea filmului si gradientul tensiunilor remanente sa depinda in mod direct de concentratia Ge in materialul dat. In ce priveste tensiunea remanenta in situ s-au produs filme saturate cu bor al caror tensiune remanenta este mai mica de 10MPa. La realizarea MEMS-urilor, Poli SiGe este utilizat la realizarea starturilor de acoperire ale componentelor MEMS avind ca strat de sacrificiu Ge policristalin. Un avantaj al acestei tehnici este acela ca stratul de acoperire este depus direct pe structura de interes ceea ce reduce aparitia capacitatilor parazite si rezistentei de contact caracteristice.

BIBLIOGRAFIE 1) https://en.wikipedia.org/wiki/Silicon-germaniumX 2 https://books.google.ro/books?id=PYnHBAAAQBAJ&pg=PA1&lpg=PA1& dq=poli+Si-Ge+material+for+Micro+Electro+Mechanical+Systems&source= bl&ots= uvKbG4Vh0Y&sig=BGFBsdFCvIRNVSTUjKn-jves_A4&hl=ro&sa=X&ved=0ah UKEwin-uGviqvRAhVHelAKHd3LD9QQ6AEIIDAA#v =onepage&q&f=trueX 3) http://www.encyclopedia.com/science‐and‐technologyX