Cartea reprezintă rezultatul a activităţii din ultimul deceniu a celor doi autori, absolvenţi ai Facultăţii de Electronică şi Telecomunicaţii din Bucureşti. În această perioadă autorii au fost colegi la Institutul de Microtehnologie din Bucureşti, secţia Fabricaţie-Structuri, doctoranzi în domeniul microsenzorilor integraţi respectiv structurilor SOI, iar în prezent sunt cadre didactice la catedra de Dispozitive, Circuite şi Aparate Electronice din Universitatea Politehnica Bucureşti.
Lucrarea se adresează cadrelor didactice, inginerilor, specialiştilor şi cercetătorilor din domeniul microsenzorilor integraţi şi biosenzorilor. Din punct de vedere didactic, ea reprezintă un material util studenţilor facultăţilor de profil pentru discipline precum TCAD, Dispozitive Electronice, Tehnologii Microelectronice, iar pentru studenţii din anii terminali poate fi o sursă de inspiraţie în alegerea unei teme pentru proiectele de diplomă sau lucrările de disertaţie.
În introducere se face o familiarizare cu evoluţia microelectronicii, cu noţiunile de senzor, microsenzor, traductor, actuator, microsenzori inteligenţi, biosenzori, microsisteme, MEMS şi micromaşini.
Litografia este tehnologia care a permis industriei semiconductorilor să susţină o creştere spectaculoasă a performanţelor şi reducerea costurilor pe parcursul a mai multor decenii. În acest capitol sunt prezentate principalele tipuri de fotorezişti, parametri şi procesarea acestora precum şi aspecte practice de selecţie sau depunere în straturi groase, a fotorezistului. Mai sunt prezentate sistemele optice, principalele tehnici de expunere, fotomăştile şi litografia cu fascicul de electroni, raze X sau fascicul de ioni.
Microprelucrarea în volum a siliciului a permis realizarea de microstructuri tridimensionale cu factor de aspect mare din siliciu monocristalin, material cu proprietăţi mecanice remarcabile. Aceasta se bazează pe corodarea anizotropă a siliciului, stoparea electrochimică a corodării şi lipirea siliciului.
Microprelucrarea pe suprafaţă utilizează tehnologia de fabricare a circuitelor integrate combinată cu tehnica corodării de sacrificiu şi planarizarea topografiilor cu factor de aspect mare. Prin combinarea tehnicilor de microprelucrare de volum cu cele pe suprafaţă au fost realizaţi microsenzori şi microsisteme cu grad înalt de complexitate.
Într-un capitol separat este prezentată tehnologia de microprelucrare în volum LIGA, capabilă să realizeze microstructuri de mare precizie, cu factor de aspect foarte mare.
Scopul iniţial al tehnologiilor SOI, acela de a realiza dispozitive izolate dielectric, a fost cu mult depăşit, ajungându-se în prezent la nanodispozitive plasate pe suport izolator. În publicaţiile de ultimă oră s-au avansat tehnologii limită precum, Ultra-thin SOI Films, cu grosimi de numai câteva straturi atomice de siliciu pe izolator, dar şi Silicon On Nothing sau Nothing On Insulator. În aceste cazuri substratul izolator devine o componentă fizică funcţională a nanodispozitivelor şi în acelaşi timp un suport mecanic indispensabil, pe care trebuie plasaţi “cei câţiva atomi’’ de semiconductor.
Biodispozitivele s-au dezvoltat fulminant în ultimul deceniu, fiind propulsate pe de o parte de cererea uriaşă de pe piaţa biosenzorilor, iar pe de altă parte de confluenţa dintre biotehnologii şi tehnologiile microelectronice.
În carte sunt prezentate o serie de rezultate experimentale obţinute de autorii însăşi, alături de soluţii tehnologice preluate din literatura internaţională de specialitate, oferind astfel cititorului posibilitatea perceperii temelor abordate la nivel mondial. De asemenea, au fost incluse şi simulări cu programe dedicate proiectării microsenzorilor, ca punct de reper şi ca exemple de utilizare pentru studenţi şi doctoranzi.
Cu ocazia publicării acestei cărţi, autorii mulţumesc tuturor cadrelor didactice ale Facultăţii de Electronică şi Telecomunicaţii din Universitatea Politehnica Bucureşti, în mod special mentorilor şi colegilor din catedră, colaboratorilor din ţară şi străinătate şi nu în ultimul rând studenţilor, pentru sfaturile, sugestiile şi propunerile deosebit de utile.
Contribuţia autorilor la elaborarea celor şapte capitole este următoarea:
Ş.l. dr. ing. F. Babarada – capitolul 1 (parţial), capitolele 2, 3, 4, 5, coordonarea şi redactarea finală a lucrării
Ş.l. dr. ing. C. Ravariu – subcapitolul 1.3, capitolele 6 şi 7.
Mihai Babarada – Design şi prelucrarea grafică a coperţii.
Cuprins
Capitolul 1
Introducere 11
Dezvoltarea microelectronicii, 11
Evoluţia microsenzorilor, 12
Biosenzori, 15
MEMS, 17
Evoluţia micromaşinilor, 19
Bibliografie, 20
Capitolul 2
Litografia 21
Introducere, 21
Parametrii fotoreziştilor, 23
Tipuri de fotorezişti, 28
Procesarea fotoreziştilor, 33
Depunerea de straturi groase de fotorezist, 42
Criterii de selecţie a fotoreziştilor, 47
Sisteme optice, 48
Tehnici de expunere, 51
Fotomăştile, 53
Litografia în ultraviolet extrem, 63
Litografia cu raze X, 65
Litografia cu fascicul de electroni, 66
Litografia cu fascicul de ioni, 70
Bibliografie, 71
Capitolul 3
Microprelucrarea în volum a siliciului 79
Introducere, 79
Corodarea anizotropă a siliciului, 80
Stoparea electrochimică a corodării, 87
Lipirea siliciului, 91
Bibliografie, 104
Capitolul 4
Microprelucrarea pe suprafaţă a siliciului 107
Introducere, 107
Depunerile CVD, 108
Depunerea polisiliciului, 111
Depunerea nitrurii de siliciu, 115
Depunerea oxidului de siliciu, 117
Depunerea prin metode fizice, 117
Depunerea straturilor organice, 122
Configurarea straturilor, 123
Corodarea umedă, 123
Corodarea uscată, 125
Impurificarea, 131
Implantarea, 131
Difuzia, 133
Corodarea de sacrificiu, 134
Sol-gel, 139
Planarizarea, 145
Structuri realizate prin microprelucrare pe suprafaţă, 147
Bibliografie, 163
Capitolul 5
LIGA 167
Introducere, 167
LIGA, 167
DEM, 174
Bibliografie, 177
Capitolul 6
SOI 179
Introducere, 179
Tehnici de fabricaţie SOI prin implantare, 180
Tehnici de fabricaţie SOI prin depuneri, 182
Alte tehnici de fabricaţie SOI, 185
Tehnici SOI de ultimă oră, 187
Senzori magnetici pe SOI, 191
Senzori de presiune, 198
Alţi senzori mecanici pe SOI, 206
Senzori chimici cu tranzistoare ISFET, 207
Senzori termici pe SOI, 208
Senzori optici pe SOI, 209
Bibliografie, 211
Capitolul 7
Biosenzori 213
Introducere, 213
De la receptori celulari la biosenzori, 214
Clasificarea biosenzorilor, 216
Elemente traductoare, 216
Elemente receptoare pentru biosenzori, 221
Tranzistoare Bio-FET, 232
Elemente specifice în tehnologia biosenzorilor, 238
BluePink 
