高精度微纳加工应用

    MEMS（微机电系统），是指以微型化、系统化的理论为指导，通过半导体制造等微纳加工手段，形成特征尺度为微纳米量级的系统装置。相对于先进的集成电路（IC）制造工艺（遵循摩尔定律），MEMS制造工艺不单纯追求线宽而注重功能特色化，即利用微纳结构或/和敏感材料实现多种传感和执行功能，工艺节点通常从500nm到110nm，衬底材料也不局限硅，还包括玻璃、聚合物、金属等。由MEMS技术构建的产品往往具有体积小、重量轻、功耗低、成本低等优点，已广泛应用于汽车、手机、工业、医疗、**、航空航天等领域。广东省科学院半导体研究所微纳加工平台，面向半导体光电子器件、功率电子器件、MEMS、生物芯片等前沿领域，致力于打造的公益性、开放性、支撑性枢纽中心。平台拥有半导体制备工艺所需的整套仪器设备，建立了一条实验室研发线和一条中试线，加工尺寸覆盖2-6英寸（部分8英寸），同时形成了一支与硬件有机结合的专业人才队伍。平台当前紧抓技术创新和公共服务，面向国内外高校、科研院所以及企业提供开放共享，为技术咨询、创新研发、技术验证以及产品中试提供技术支持。 干法刻蚀能够满足亚微米/纳米线宽制程技术的要求，且在微纳加工技术中被大量使用。高精度微纳加工应用

    微纳加工即是微米级纳米级单位的加工常常应用在材料科学和芯片设计等领域，通俗的讲就是把图形转移到衬底上面去，一般衬底是Si，做微纳加工第一步是要做光刻版的。第一步版图：一般要用CAD，EDA，Matlab，L-edit，potel软件做图形第二步制作光刻版：这里比较复杂我分为三步来介绍首先我们要了解光刻版的材料和它的结构，光刻版即是掩膜板材质只有两种石英和苏打（石英的透光率要比苏打的透光率要好）苏打和石英上面呢有一层ge金属（ge金属不透光）ge金属上面还有一层光刻胶。第一步：我们要确定我们光刻版的大小（注意光刻版要比衬底大一个英寸以便于光刻的时候光刻版能把衬底全部掩盖住）以及小线宽和精度（这里直接关乎到我们制版的时候会用到什么设备）第二步：进行光刻我们需要用电子束将光刻版上面的光刻胶进行处理就是把图形用电子束写到光刻版上面去被紫外线照到的地方的光刻胶就会产生变性在用把光刻胶洗掉这一步也叫去胶。广东省科学院半导体研究所微纳加工平台，面向半导体光电子器件、功率电子器件、MEMS、生物芯片等前沿领域，致力于打造的公益性、开放性、支撑性枢纽中心。平台拥有半导体制备工艺所需的整套仪器设备，建立了一条实验室研发线和一条中试线。 河源激光微纳加工微纳加工涉及领域广、多学科交叉融合，其较主要的发展方向是微纳器件与系统（MEMS）。

      在微纳加工过程中，薄膜的形成方法主要为物理沉积、化学沉积和混合方法沉积。蒸发沉积（热蒸发、电子束蒸发）和溅射沉积是典型的物理方法，主要用于沉积金属单质薄膜、合金薄膜、化合物等。热蒸发是在高真空下，利用电阻加热至材料的熔化温度，使其蒸发至基底表面形成薄膜，而电子束蒸发为使用电子束加热；磁控溅射在高真空，在电场的作用下，Ar气被电离为Ar离子高能量轰击靶材，使靶材发生溅射并沉积于基底；磁控溅射方法沉积的薄膜纯度高、致密性好，热蒸发主要用于沉积低熔点金属薄膜或者厚膜；化学气相沉积（CVD）是典型的化学方法而等离子体增强化学气相沉积（PECVD）是物理与化学相结合的混合方法，CVD和PECVD主要用于生长氮化硅、氧化硅等介质膜。

    溅射镀膜有两种方式：一种称为离子束溅射，指真空状态下用离子束轰击靶表面，使溅射出的粒子在基体表面成膜，该工艺较为昂贵，主要用于制取特殊的薄膜；另一种称为阴极溅射，主要利用低压气体放电现象，使处于等离子状态下的离子轰击靶面，溅射出的粒子沉积在基体上。它采用平行板电极结构，膜料物质做成的大面积靶为阴极，支持基体的基板为阳极，安装于钟罩式真空容器内。为减少污染，先将钟罩内的压强抽到小于10-3~10-4Pa，然后充入Ar气，使压强维持在1~10Pa。在两极之间加数千伏的电压进行溅射镀膜。与蒸发镀膜相比，溅射镀膜时靶材（膜料）无相变，化合物成分稳定，合金不易分馏，因此适合制备的膜材非常广。由于溅射沉积到衬底上的粒子能量比蒸发时的能量高50倍，它们对衬底有清洗和升温作用，所以形成的薄膜附着力大。特别是溅射镀膜容易控制膜的成分，通过直接溅射或者反应溅射，可以制备大面积均匀的各种合金膜、化合物膜、多层膜和复合膜。溅射镀膜易实现连续化、自动化作业和规模化生产。但是，由于溅射时要使用高电压和气体，所以装置比较复杂，薄膜易受溅射气氛的影响，薄膜沉积速率也较低。此外，溅射镀膜需要事先制备各种成分的靶，装卸靶不太方便。 新一代微纳制造系统应满足的要求：能生产多种多样高度复杂的微纳产品。

    高精度的微细结构可以通过电子束直写或激光直写制作，这类光刻技术，像“写字”一样，通过控制聚焦电子束（光束）移动书写图案进行曝光，具有很高的曝光精度，但这两种方法制作效率极低，尤其在大面积制作方面捉襟见肘，目前直写光刻技术适用于小面积的微纳结构制作。近年来，三维浮雕微纳结构的需求越来越大，如闪耀光栅、菲涅尔透镜、多台阶微光学元件等。据悉，苹果公司新上市的手机产品中人脸识别模块就采用了多台阶微光学元件，以及当下如火如荼的无人驾驶技术中激光雷达光学系统也用到了复杂的微光学元件。这类精密的微纳结构光学元件需采用灰度光刻技术进行制作。直写技术，通过在光束移动过程中进行相应的曝光能量调节，可以实现良好的灰度光刻能力。 微纳制造技术研发和应用标志着人类可以在微、纳米尺度认识和改造世界。嘉兴超快微纳加工

目前微纳制造领域较常用的一种微细加工技术是LIGA！高精度微纳加工应用

      在过去的二十年中，微机电系统、微系统、微机械及其子领域，微流体学片上实验室，光学MEMS、RFMEMS、PowerMEMS、BioMEMS及其扩展到纳米级（例如，用于纳米机电系统的NEMS)已经重新使用，调整或扩展了微制造方法。平板显示器和太阳能电池也正在使用类似的技术。各种设备的小型化在科学与工程的许多领域提出了挑战：物理、化学、材料科学、计算机科学、超精密工程、制造工艺和设备设计。它也引起了各种各样的跨学科研究。微纳加工的主要概念和原理是微光刻、掺杂、薄膜、蚀刻、粘接和抛光。高精度微纳加工应用

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