目前微纳制造领域较常用的一种微细加工技术是LIGA。这项技术由于可加工尺寸小、精度高,适合加工半导体材料,因而在半导体产业中得到普遍的应用,其较基础的中心技术是光刻,即曝光和刻蚀工艺。随着LIGA技术的发展,人们开发出了比较多种不同的曝光、刻蚀工艺,以满足不同精度尺寸、生产效率等的需求。LIGA技术经过多年的发展,工艺已经相当成熟,但是这项技术的基本原理决定了它必然会存在的一些缺陷,比如工艺过程复杂、制备环境要求高(比如需要净化间等)、设备投入大、生产成本高等。微纳加工中,材料湿法腐蚀是一个常用的工艺方法。无锡镀膜微纳加工
微纳加工大致可以分为“自上而下”和“自下而上”两类。“自上而下”是从宏观对象出发,以光刻工艺为基础,对材料或原料进行加工,小结果尺寸和精度通常由光刻或刻蚀环节的分辨力决定。“自下而上”技术则是从微观世界出发,通过控制原子、分子和其他纳米对象的相互作用力将各种单元构建在一起,形成微纳结构与器件。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。 平顶山微纳加工器件封装在微纳加工过程中,蒸发沉积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。
研究应着眼于开发一种新型的可配置、可升级的微纳制造平台和系统,以降低大批量或是小规模定制产品的生产成本。新一代微纳制造系统应满足下述要求:(1)能生产多种多样高度复杂的微纳产品;(2)具有微纳特性的组件的小型化连续生产;(3)为了掌握基于整个生产加工链制造的知识,新设计和仿真系统的产品开发过程的全部跨学科知识进行条理化和储存;(4)为了保证生产的灵活性和适应性,应确保在分布式制造中各企业的有效合作,以支撑通过新型商业生产、管理和物流方法来实现的中小型企业在综合制造网络中的有效整合;(5)是一个拥有更高级的智能和可靠性、可根据相应环境自行调整设置及生产加工参数的、可嵌入整个生产制造行业的制造系统;(6)新型可快速配置和价格适中的微纳制造系统,融入了面向任务和可重复配置的理念,能够实现连续的系统升级和无缝重复配置。
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。 微纳加工平台主要提供微纳加工技术工艺。
随着电子束光刻技术和电感耦合等离子体(ICP)刻蚀技术的出现,平面微纳加工工艺正在推动以单电子器件与自旋电子器件为代标的新一代纳米电子学的发展.当微纳加工技术应用到光电子领域,就形成了新兴的纳米光电子技术,主要研究纳米结构中光与电子相互作用及其能量互换的技术.纳米光电子技术在过去的十多年里,一方面,以低维结构材料生长和能带工程为基础的纳米制造技术有了长足的发展,包括分子束外延(MBE)、金属有机化学气相淀积(MOCVD)和化学束外延(CBE),使得在晶片表面外延生长方向(直方向)的外延层精度控制到单个原子层,从而获得了具有量子尺寸效应的半导体材料;另一方面,平面纳米加工工艺实现了纳米尺度的光刻和横向刻蚀,使得人工横向量子限制的量子线与量子点的制作成为可能.同时,光子晶体概念的出现,使得纳米平面加工工艺广的地应用到光介质材料折射率周期性的改变中。 微纳加工平台支持基础信息器件与系统等多领域、交叉学科,开展前沿信息科学研究和技术开发。无锡镀膜微纳加工
新一代微纳制造系统应满足的要求:具有微纳特性的组件的小型化连续生产。无锡镀膜微纳加工
在微电子与光电子集成中,薄膜的形成方法主要有两大类,及沉积和外延生长。沉积技术分为物理沉积、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;化学气相沉积是典型的化学方法;等离子体增强化学气相沉积是物理与化学方法相结合的混合方法。薄膜沉积过程,通常生成的是非晶膜和多晶膜,沉积部位和晶态结构都是随机的,而没有固定的晶态结构。外延生长实质上是材料科学的薄膜加工方法,其含义是:在一个单晶的衬底上,定向地生长出与基底晶态结构相同或相似的晶态薄层。其他薄膜成膜方法,如电化学沉积、脉冲激光沉积法、溶胶凝胶法、自组装法等,也都普遍用于微纳制作工艺中。无锡镀膜微纳加工
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