基于光刻工艺的微纳加工技术主要包含以下过程:掩模(mask)制备、图形形成及转移(涂胶、曝光、显影)、薄膜沉积、刻蚀、外延生长、氧化和掺杂等。在基片表面涂覆一层某种光敏介质的薄膜(抗蚀胶),曝光系统把掩模板的图形投射在(抗蚀胶)薄膜上,光(光子)的曝光过程是通过光化学作用使抗蚀胶发生光化学作用,形成微细图形的潜像,再通过显影过程使剩余的抗蚀胶层转变成具有微细图形的窗口,后续基于抗蚀胶图案进行镀膜、刻蚀等可进一步制作所需微纳结构或器件。微纳制造技术属国际前沿技术,作为未来制造业赖以生存的基础和可持续发展的关键。平顶山微纳加工器件
光刻是半导体制造中常用的技术之一,是现代光电子器件制造的基础。实际应用中存在两个主要挑战:一是与FIB和EBL相比,分辨率还不够高;二是由于直接的激光写入器逐点生成图案,因此吞吐量是一个很大的挑战。对于上述两个挑战:分辨率方面,一是可以通过原子力显微镜(AFM)或扫描近场显微镜(SNOM)等近场技术来提高,二是可以通过使用短波长光源来提高,三是可以通过非线性吸收实现超分辨率成像或制造;制造速度方面,除了工程学方法外,随着激光技术的发展,主要是提出了包括自组装微球激光加工、激光干涉光刻、多焦阵列激光直写等并行激光加工方法来提高制造速度。并行激光加工技术可以将二维加工技术扩展到三维加工,为未来微纳加工技术的发展提供新的方向;同时可以地广泛应用于传感、太阳能电池和超材料领域的表面处理和功能器件制造,对生物医学器件制造、光通信、传感、以及光谱学等领域得发展研究具有重要意义。 平顶山微纳加工器件微纳加工设备主要有:光刻、刻蚀、镀膜、湿法腐蚀、绝缘层镀膜等。
微纳加工:干法刻蚀VS湿法刻蚀!刻蚀工艺:用化学或物理方法有选择性地从某一材料表面去除不需要那部分的过程,获得目标图形。在半导体制造中有两种基本的刻蚀工艺:干法刻蚀和湿法刻蚀。干法刻蚀的刻蚀剂是等离子体,是利用等离子体和表面薄膜反应,形成挥发性物质,或直接轰击薄膜表面使之被刻蚀的工艺。特点:能实现各向异性刻蚀,从而保证细小图形转移后的保真性。缺点:造价高。湿法刻蚀是通过化学刻蚀液和被刻蚀物质之间的化学反应将被刻蚀物质剥离下来的方法。大多数湿法刻蚀是不容易控制的各向同性刻蚀。特点:适应性强,表面均匀性好、对硅片损伤少,几乎适用于所有的金属、玻璃、塑料等材料。缺点:图形刻蚀保真想过不理想,刻蚀图形的小线难以掌控。
21世纪,人们仍会不断追求条件更好且可负担的医疗保健服务、更高的生活品质和质量更好的日用消费品,并竭力应对由能源成本上涨和资源枯竭所带来的风险等“巨大挑战”。它们也是采用创新体系的商品扩大市场的推动力。微纳制造技术过去和现在一直都被认为在解决上述挑战方面大有用武之地。环境——采用更少的能源与原材料。从短期来看,微纳制造技术不会对环境和能源成本产生重大的影响。受到当前加工技术的限制,这些技术在早期的发展阶段往往会有较高的能源成本。与此同时,微纳制造一旦成熟,将会消耗更少的能源与资源,就此而言,微纳制造无疑是一项令人振奋的技术。例如,与去除边角料获得较终产品不同的是,微纳制造采用的积层法将会使得废料更少。随着创新型纳米制造技术的发展,现在对化石燃料的依存度已经开始下降了,二氧化碳的排放也随之降低,大气中氮氧化物和硫氧化物的浓度也减少了。在我国,微纳制造技术同样是重点发展方向之一。
微纳加工技术的特点:(1)微型化:MEMS体积小(芯片的特征尺寸为纳米/微米级)、微纳结构器件研发质量轻、功耗低、惯性小、谐振频率高、响应时间短。例如,一个压力成像器的微系统,含有1024个微型压力传感器,整个膜片尺寸*为10mm×10mm,每个压力芯片尺寸为50μm×50μm。(2)多样化:MEMS包含有数字接口、自检、自调整和总线兼容等功能,具备在网络中应用的基本条件,具有标准的输出,便于与系统集成在一起,而且能按照需求,灵活地设计制造更多化的MEMS。微纳加工技术的特点:多样化。平顶山微纳加工器件
高精度的微细结构通过控制聚焦电子束(光束)移动书写图案进行曝光。平顶山微纳加工器件
电子束光刻技术是利用电子束在涂有电子抗蚀剂的晶片上直接描画或投影复印图形的技术.电子抗蚀剂是一种对电子敏感的高分子聚合物,经过电子束扫描过的电子抗蚀剂发生分子链重组,使曝光图形部分的抗蚀剂发生化学性质改变。经过显影和定影,获得高分辨率的抗蚀剂曝光图形。电子束光刻技术的主要工艺过程为涂胶、前烘、电子束曝光、显影和坚膜。现代的电子束光刻设备已经能够制作小于10nm的精细线条结构。电子束光刻设备也是制作光学掩膜版的重要工具。影响曝光精度的内部工艺因素主要取决于电子束斑尺寸、扫描步长、电子束流剂量和电子散射引起的邻近效应。平顶山微纳加工器件