無論是大批量還是小規(guī)模生產(chǎn)定制產(chǎn)品,,都需要開發(fā)新一代的模塊化,、知識密集的、可升級的和可快速配置的生產(chǎn)系統(tǒng)。而這將用到那些新近涌現(xiàn)出來的微納技術(shù)研究成果以及新的工業(yè)生產(chǎn)理論體系。給出了微納制造系統(tǒng)與平臺的發(fā)展前景,。未來幾年微納制造系統(tǒng)和平臺的發(fā)展前景包括以下幾個(gè)方面:(1)微納制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建模和仿真,;(2)智能的,、可升級的和適應(yīng)性強(qiáng)的微納制造系統(tǒng)(工藝、設(shè)備和工具集成),;(3)新型靈活的,、模塊化的和網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),以構(gòu)筑基于制造的知識,。微納加工設(shè)備主要有:光刻,、刻蝕、成膜,、離子注入,、晶圓鍵合等。衢州微納加工工藝
微納加工中,,材料濕法腐蝕是一個(gè)常用的工藝方法,。材料的濕法化學(xué)刻蝕,包括刻蝕劑到達(dá)材料表面和反應(yīng)產(chǎn)物離開表面的傳輸過程,,也包括表面本身的反應(yīng),。半導(dǎo)體技術(shù)中的許多刻蝕工藝是在相當(dāng)緩慢并受速率控制的情況下進(jìn)行的,這是因?yàn)楦采w在表面上有一污染層,。污染層厚度常有幾微米,如果化學(xué)反應(yīng)有氣體逸出,,則此層就可能破裂,。濕法刻蝕工藝常常有反應(yīng)物產(chǎn)生,這種產(chǎn)物受溶液的溶解速率的限制,。為了使刻蝕速率提高,,常常使溶液攪動(dòng),因?yàn)閿噭?dòng)增強(qiáng)了外擴(kuò)散效應(yīng),。多晶和非晶材料的刻蝕是各向異性的,。然而,結(jié)晶材料的刻蝕可能是各向同性,,也可能是各向異性的,,它取決于反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的性質(zhì)。晶體材料的各向同性刻蝕常被稱作拋光刻蝕,,因?yàn)樗鼈儺a(chǎn)生平滑的表面,。各向異性刻蝕通常能顯示晶面,或使晶體產(chǎn)生缺陷。因此,,可用于化學(xué)加工,,也可作為結(jié)晶刻蝕劑。陽江石墨烯微納加工微納加工中,,材料濕法腐蝕是一個(gè)常用的工藝方法,。
硅材料在MEMS器件當(dāng)中是很重要的一種材料。在硅材料刻蝕當(dāng)中,,應(yīng)用于醫(yī)美方向的硅針刻蝕需要用到各向同性刻蝕,,縱向和橫向同時(shí)刻蝕,硅柱的刻蝕需要用到各項(xiàng)異性刻蝕,,主要是在垂直方向刻蝕,,而橫向盡量少刻蝕。微納加工平臺主要提供微納加工技術(shù)工藝,,包括光刻,、磁控濺射、電子束蒸鍍,、濕法腐蝕,、干法腐蝕、表面形貌測量等,。該平臺以積極靈活的方式服務(wù)于實(shí)驗(yàn)室的研究課題,,并產(chǎn)生高水平的研究成果,促進(jìn)半導(dǎo)體器件的發(fā)展,,成為國內(nèi)半導(dǎo)體器件技術(shù)與學(xué)術(shù)交流和人才培養(yǎng)的重要基地,,同時(shí)為實(shí)驗(yàn)室的學(xué)術(shù)交流、合作研究提供技術(shù)平臺和便利條件,。
微納加工大致可以分為“自上而下”和“自下而上”兩類,。“自上而下”是從宏觀對象出發(fā),,以光刻工藝為基礎(chǔ),,對材料或原料進(jìn)行加工,小結(jié)果尺寸和精度通常由光刻或刻蝕環(huán)節(jié)的分辨力決定,?!白韵露稀奔夹g(shù)則是從微觀世界出發(fā),通過控制原子,、分子和其他納米對象的相互作用力將各種單元構(gòu)建在一起,,形成微納結(jié)構(gòu)與器件?;诠饪坦に嚨奈⒓{加工技術(shù)主要包含以下過程:掩模(mask)制備,、圖形形成及轉(zhuǎn)移(涂膠,、曝光、顯影),、薄膜沉積,、刻蝕、外延生長,、氧化和摻雜等,。在基片表面涂覆一層某種光敏介質(zhì)的薄膜(抗蝕膠),曝光系統(tǒng)把掩模板的圖形投射在(抗蝕膠)薄膜上,,光(光子)的曝光過程是通過光化學(xué)作用使抗蝕膠發(fā)生光化學(xué)作用,,形成微細(xì)圖形的潛像,再通過顯影過程使剩余的抗蝕膠層轉(zhuǎn)變成具有微細(xì)圖形的窗口,,后續(xù)基于抗蝕膠圖案進(jìn)行鍍膜,、刻蝕等可進(jìn)一步制作所需微納結(jié)構(gòu)或器件。 微納制造技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用標(biāo)志著人類可以在微,、納米尺度認(rèn)識和改造世界,。
微納加工氧化工藝是在高溫下,襯底的硅直接與O2發(fā)生反應(yīng)生成SiO2,,后續(xù)O2通過SiO2層擴(kuò)散到Si/SiO2界面,,繼續(xù)與Si發(fā)生反應(yīng)增加SiO2薄膜的厚度,生成1個(gè)單位厚度的SiO2薄膜,,需要消耗0.445單位厚度的Si襯底,;相對CVD工藝而言,氧化工藝可以制作更加致密的SiO2薄膜,,有利于與其他材料制作更加牢固可靠的結(jié)構(gòu)層,,提高M(jìn)EMS器件的可靠性。同時(shí)致密的SiO2薄膜有利于提高與其它材料的濕法刻蝕選擇比,,提高刻蝕加工精度,,制作更加精密的MEMS器件。同時(shí)氧化工藝一般采用傳統(tǒng)的爐管設(shè)備來制作,,成本低,產(chǎn)量大,,一次作業(yè)100片以上,,SiO2薄膜一致性也可以做到更高+/-3%以內(nèi)。微納制造的加工材料多種多樣,。攀枝花高精度微納加工
微納制造技術(shù)屬國際前沿技術(shù),,作為未來制造業(yè)賴以生存的基礎(chǔ)和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。衢州微納加工工藝
電子束的能量越高,,束斑的直徑就越小,,比如10keV的電子束斑直徑為4nm,,20keV時(shí)就減小到2nm。電子束的掃描步長由束斑直徑所限制,。步長過大,,不能實(shí)現(xiàn)緊密地平面束掃描;步長過小,電子束掃描區(qū)域會(huì)受到過多的電子散射作用,。電子束流劑量由電子束電流強(qiáng)度和駐留時(shí)間所決定,。電子束流劑量過小,抗蝕劑不能完全感光;電子束流劑量過大,,圖形邊緣的抗蝕劑會(huì)受到過多的電子散射作用,。由于高能量的電子波長要比光波長短成百上千倍,因此限制分辨率的不是電子的衍射,,而是各種電子像散和電子在抗蝕劑中的散射,。電子散射會(huì)使圖形邊緣內(nèi)側(cè)的電子能量和劑量降低,產(chǎn)生內(nèi)鄰近效應(yīng);同時(shí)散射的電子會(huì)使圖形邊緣外側(cè)的抗蝕劑感光,,產(chǎn)生外鄰近效應(yīng),。內(nèi)鄰近效應(yīng)使垂直的圖形拐角圓弧化,而外鄰近效應(yīng)使相鄰的圖形邊緣趨近和模糊,。衢州微納加工工藝