Väitös mikro- ja nanotekniikan alalta, Mari Laamanen
Väitöksen nimi on ”Amorfiset molybdeenipohjaiset ohutkalvot pintamikromekaniikassa”.
Map © OpenStreetMap. Some rights reserved.
Piiteknologia on mahdollistanut mikroelektroniikan ja nykyisen informaatioyhteiskunnan synnyn. Koska piin materiaaliominaisuudet ovat hyvät ja sen valmistusteknologiat vakiintuneita, pii on erittäin yleisesti käytetty materiaali paitsi mikropiireissä, myös mikroantureissa ja muissa mikrosysteemeissä. Joissakin tapauksissa piiteknologian vaatimat korkeat prosessointilämpötilat saattavat kuitenkin olla ongelma. Tässä väitöstyössä tutkittiin mikrosysteemeihin tarkoitettuja ohutkalvomateriaaleja vaihtoehdoksi piiteknologialle.
Tutkimuksen kohteena olivat amorfiset eli ei-kiteiset molybdeenipohjaiset ohutkalvot, jotka kasvatettiin reaktiivisella sputteroinnilla suhteellisen lähellä huoneenlämpöä. Molybdeenikalvot seostettiin ensin typellä (Mo‑N) ja sitten lisäksi piillä (Mo‑Si‑N), minkä ansiosta kalvojen sisäiset jännitykset kyettiin säätämään ihanteellisiksi mikromekaanisten komponenttien rakenneosia varten. Ohutkalvojen ominaisuuksia karakterisoitiin usein eri menetelmin huomioiden erityisesti niiden terminen stabiilisuus. Kalvojen soveltuvuutta mikrosysteemeihin demonstroitiin valmistamalla niitä hyödyntäen 110 GHz taajuudelle saakka toimivia radiotaajuuskomponentteja sekä näkyvän valon ja lähi-infrapunan aallonpituuksille suunniteltuja absorbaattoreita.
Johtopäätöksenä todettiin, että amorfisia Mo‑N– ja Mo‑Si‑N–ohutkalvoja on mahdollista käyttää hyväksi mikrosysteemeissä ehdolla, että ne eivät valmistuksen tai käytön aikana altistu korkeille lämpötiloille hapettavissa olosuhteissa ilman suojakerrosta. Materiaalien käyttö perinteisten mikrovalmistusprosessien yhteydessä on sujuvaa, koska ne kasvatetaan sputteroinnilla ja voidaan kuvioida yleisillä kuiva- ja märkäetsausmenetelmillä. Lisäksi matala prosessointilämpötila mahdollistaa näistä ohutkalvoista valmistettujen mikromekaanisten komponenttien monoliittisen integroinnin mikropiirien päälle.
Vastaväittäjänä toimii professori Kristinn B. Gylfason, KTH Royal Institute of Technology, Sweden
Valvojana on professori Hele Savin, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, Elektroniikan ja nanotekniikan laitos
Väittelijän yhteystiedot:
Mari Laamanen
p. 020 722 6687
mari.laamanen@vtt.fi