Bachelor's Thesis

Fabrication of SiO2 by anisotropic etching of silicon

Final Thesis 9.47 MB

Author of thesis: Ing. Jan Balajka

Acad. year: 2010/2011

Supervisor: Ing. Michal Urbánek, Ph.D.

Reviewer: prof. Ing. Miroslav Kolíbal, Ph.D.

Abstract:

The aim of the bachelor's thesis is the fabrication of silicon dioxide (SiO2) membranes on silicon (Si) substrate by anisotropic etching of silicon. Masks for anisotropic silicon etching were prepared by electron beam litography and SiO2 wet etching. Individual steps of membrane fabrication are described, including used experimental conditions. In order to optimize the fabrication process, etch rates of Si/SiO2 in several solutions were measured. Results of the measurements are included in the thesis. Fabricated membranes were characterised by optical microscopy, scanning electron microscopy and spectroscopic reflectometry. Methods used for fabrication and analysis of defined structures created by anisotropic silicon etching are briefly summarized.

Keywords:

SILICON, ANISOTROPIC SILICON ETCHING, MEMBRANE, ELECTRON BEAM LITHOGRAPHY

Date of defence

21.06.2011

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (B3901-3)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (B-FIN)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
doc. RNDr. Josef Kuběna, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Michal Urbánek, Ph.D.

Bakalářskou práci pana Jana Balajky hodnotím známkou výborně. Při plnění zadaných úkolů pracoval pilně a samostatně. Všechny cíle bakalářské práce byly splněny, rád bych vyzvednul jeho zájem a pečlivý přístup jak při práci v laboratoři, tak i při psaní práce samotné.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Bakalářská práce Jana Balajky je srozumitelně a přehledně napsána. Teoretický výklad je omezen pouze na ty oblasti, které jsou následně aplikovány v experimentální části, což považuji za velký klad. Zároveň tím ale neutrpělo uvedení čtenáře do studované problematiky. Objevil jsem pouze jeden překlep. Popisky obrázků by měly být zakončeny tečkou. Na Obr. 3.3f je v textu odkazováno, ale chybí. Citace nejsou srovnány podle prvního použití ani jiného klíče, na [5] není v textu odkazováno vůbec.

Samotný popis experimentů je přehledný a vede čtenáře až k výsledku, kterým je SiO2 membrána. Nabízí se zde však ďábelská otázka – proč je autor přesvědčen, že místo membrány nezískal pouze prázdný proleptaný otvor (v textu není nikde podán důkaz)? Simulace v programu Casino je pro pochopení omezení elektronové litografie zásadní, Obr. 3.7 však trpí tím, že ukazuje zejména nezajímavou část pod povrchem – zde by se patřilo ukázat pouze vrstvu rezistu. Jsou do absorbované energie započítány i zpětně odražené elektrony od substrátu? Do obrázku by bylo vhodné doplnit schematicky dopadající svazek (rozlišení litografie je dle obrázku zásadně odlišné od velikosti elektronového svazku) a pokud jsou taková data dostupná v literatuře, i limitní expoziční hodnoty. Hlavním tématem práce však není litografie, takže tyto detaily nejsou pro další výklad podstatné. Oceňuji vynikající nápad s používáním kruhových otvorů, který efektně obchází patrně zdlouhavé nastavování mikroskopického stolečku. Jak byly počítány chyby na obr. 5.10 a proč nejsou vyznačeny i u červených bodů? Na str. 34 jsem zmaten z protichůdných tvrzení o rychlosti leptání vzorku plovoucího na hladině a ponořeného v roztoku (nad rov. 5.2 se tvrdí, že rychlost je dvojnásobná, pod ní, že je téměř stejná). Tato nekonzistentnost v tvrzeních je však v jinak přehledné práci ojedinělá.

S nadšením konstatuji, že autor splnil všechny cíle zadání a podařilo se mu nejen provést kvalitní experimenty, ale rovněž  svou práci vynikajícím způsobem prezentovat. Proto práci doporučuji k obhajobě s hodnocením A.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací B
Topics for thesis defence:
  1. 1. V práci je zmíněno, že pro struktury menší než 100 nm se nejčastěji používá elektronová litografie (str. 19). To je diskutabilní tvrzení – pro výrobu čipů se používá zejména optická litografie (193 nm). Přitom pitch (vzdálenost mezi dvěma součástkami) je v současnosti 32 nm. Můžete uvést stručný přehled technik, jimiž lze takové rozlišení v optické litografii dosáhnout?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová