車輛定位星控技術電子束光刻在納米加工及器件制備中的應用精

1、微納電子技術2008年第 12 期專家論壇P683 -電子束光刻在納米加工及器件制備中的應用納米器件與技術P689 -中波-長波雙色量子阱紅外探測器P694 -鐵電柵材料GaN基場效應晶體管的特性納米材料與結構P698 - (Ni、Li)摻雜ZnO薄膜的制備及其性能P703 - Si(111)襯底上GaN外延材料的應力分析MEMS器件與技術P706 - Su-8膠-金屬復合材料電熱微驅動器P712 - Ka波段Si基微機械寬帶垂直過渡顯微、測量、微細加工技術與設備P716 -基于表面等離子體的微納光刻技術P720 -陽極氧化鋁膜孔徑的測量P724 -各向異性腐蝕制備納米硅尖P729 - Si基

2、體二維深通道微孔列陣刻蝕技術微電子器件與技術P734 溫度控制裝置中的In Sb-In磁敏電阻專家論壇P683 -電子束光刻在納米加工及器件制備中的應用陳寶欽，趙珉，吳璇，牛潔斌，劉鍵，任黎明， 王琴，朱效立，徐秋霞，謝常青，劉明 （中國科學院 微電子研究所，北京 100029） 摘要：電子束光刻技術是推動微米電子學和微納米加工發(fā)展的關鍵技 術，尤其在納米制造領域中起著不可替代的作用。介紹了中國科學院 微電子研究所擁有JEOL JBX 5000LS、JBX 6300FS納米電子束光刻 系統(tǒng)和電子顯微鏡系統(tǒng)的電子束光刻技術實驗室，利用電子束直寫系 統(tǒng)所開展的納米器件和納米結構制造工藝技術方面的研

3、究。重點闡述 了如何利用電子束直寫技術實現(xiàn)納米器件和納米結構的電子束光刻。 針對電子束光刻效率低和電子束光刻鄰近效應等問題所米取的措施； 采用無寬度線曝光技術和高分辨率、高反差、低靈敏度電子抗蝕劑相 結合實現(xiàn)電子束納米尺度光刻以及采用電子束光刻與X射線曝光相結合的技術實現(xiàn)高高寬比的納米尺度結構的加工等具體工藝技術問題展 開討論。關鍵詞：電子束光刻；電子束直寫；電子束鄰近效應校正；納米制造; 納米器件；納米結構納米器件與技術P689 中波-長波雙色量子阱紅外探測器趙永林，李獻杰，劉英斌，齊利芳，過帆，蔡道民，尹順政，劉跳（中國電子科技集團公司第十三研究所，石豕莊 050051）摘要：采用n型摻雜

4、的AlGaAs/GaAs和AlGaAs/InGaA 多量子阱材料，基于MOCVD外延生長技術，利用成熟的GaAs集成電路加工工 藝，設計并制作了不同結構的中波-長波雙色量子阱紅外探測器（QWIP） 器件，器件采用正面入射二維光柵耦合，光柵周期設計為4卩m,寬度2卩m ;對制作的500卩m x 500卩m大面積雙色QWIP單元器 件暗電流、響應光譜、探測率進行了測試和分析。在-3 V偏壓、77 K溫度和300 K背景溫度下長波（LWIR）和中波（MWIR ） QWIP的 暗電流密度分別為 0.6、0.02 mA/cm 2 ； -3 V偏壓、80 K溫度下MWIR 和LWIR QWIP的響應光譜峰

5、值波長分別為 5.2、7.8卩m ;在2 V偏 壓、65 K溫度下，LWIR和MWIR QWIP的峰值探測率分別為1.4 X 1011、6 X 1010 cm Hz1/2/W。關鍵詞：量子阱紅外探測器；雙色；暗電流密度；響應光譜；探測率； 二維光柵P694-鐵電柵材料GaN基場效應晶體管的特性蔡雪原，冉金枝，魏瑩，楊建紅（蘭州大學 物理科學與技術學院 微電子研究所，蘭州 730000）摘要：針對鐵電薄膜/GaN基FET結構，利用數(shù)值方法研究了鐵電柵 材料自發(fā)極化強度PS變化對GaN基表面電子濃度nS和場效應晶體管 轉移特性Id-Vg的影響，給出了典型Ps和£ r值下跨導gm與Vg的關

6、系。 結果表明：零柵壓下，ns在隨Ps （0 士 59卩C/cm2）變化時有46 個數(shù)量級的提高或降低；當 Vg=0.65 V、Ps為-2626卩C/cm2時， nS提高約4個數(shù)量級；負柵壓下，nS因受引起電子耗盡的PS的影 響而降低67個數(shù)量級，而Ps未對Id-Vg產生明顯影響，跨導gm在1 V左右的柵偏壓下達到最大值。這些結果對利用鐵電極化和退極化可 能改善新型器件性能的研究具有重要意義。關鍵詞：GaN基FET ；自發(fā)極化；鐵電材料；載流子濃度；轉移特性； 跨導納米材料與結構P698 - （Ni、Li）摻雜ZnO薄膜的制備及其性能宋海岸，葉小娟，鐘偉，都有為（南京大學南京微結構國家實驗室，

7、南京 210093）摘要：采用溶膠-凝膠技術和旋涂的方法，在 Si（100）襯底上制備了 Ni 摻雜和（Ni、Li）共摻的 3 種 ZnO 薄膜（Ni°.1°Zn°.9oO、Ni0.10Li0.05Zn°.85。 和 Nio.1oLio.1o射線衍射分析表明，所有薄膜樣品均為纖鋅礦結構，未發(fā)現(xiàn)其他雜相。光致發(fā)光研究表明，（Ni、Li）共摻后出現(xiàn)了 410 nm左右的紫外發(fā)光峰，并隨Li濃度的增加發(fā)光峰變強，該峰與 Li雜質能級有關，同時觀察到O2-空位引起的610 nm和740 nm的兩 個紅色發(fā)光峰。薄膜中Ni離子為+2價，取代Zn離子的位置。摻雜 的

8、ZnO薄膜呈現(xiàn)室溫鐵磁性，單個 Ni原子的飽和磁矩可達到0.210 a B，摻入Li或在N2氣氛中退火后，都導致單個 Ni原子的飽和磁矩 降低。鐵磁性來源于電子調制的機制。關鍵詞：稀磁半導體；溶膠-凝膠；旋涂；鐵磁性；光致發(fā)光P703 - Si(111)襯底上GaN外延材料的應力分析尹甲運1,劉波1,張森1,2，馮志宏1,馮震1,蔡樹軍1(1.專用集成電路國家級重點實驗室，石家莊050051;2.哈爾濱工業(yè)大學 材料科學與工程學院，哈爾濱 150001)摘要：對Si(111)襯底上GaN外延材料的應力隨著低溫 AlN插入層數(shù) 的變化進行了分析研究。通過喇曼散射譜在高頻 E2(TO)模式下的測

9、試分析發(fā)現(xiàn)，隨著低溫 AlN插入層數(shù)的增加，GaN材料的E2(TO)峰 位逐漸接近體GaN材料的E2(TO)峰位(無應力體GaN材料的E2(TO) 峰位為568 cm-1)，計算得出GaN材料的應力從1.09 GPa減小到0.42 GPa。同時，使用室溫光熒光譜進行了分析驗證。結果表明， Si襯底 上GaN外延材料受到的是張應力，通過低溫 AlN插入層技術可以有 效降低GaN材料的應力，并且最終實現(xiàn)了表面光亮的厚層無裂紋 GaN 材料。關鍵詞：氮化鎵；AlN插入層；喇曼散射；光熒光譜；應力；Si襯底MEMS器件與技術P706 - Su-8膠-金屬復合材料電熱微驅動器陳婧，丁桂甫，楊卓青(上海交

10、通大學微納科學技術研究院，上海 200240)摘要：針對以金屬嵌入式Su-8光刻膠作為新型彎曲梁式微驅動器結 構材料的特點，在仿真分析過程中，考慮了狹小空氣間隙中熱傳導機 制的影響。分析結果表明，器件的工作電壓隨著懸空高度的增加而降 低；當懸空高度達到270卩m時，可忽略熱傳導機制。在微加工工 藝流程中，引入新的犧牲層材料，顯著提升了工藝流程的兼容性和加 工效果的穩(wěn)定性。在此基礎上研制的新型電熱微驅動器實測位移由 11.5匕m增大至13.9卩m,這一結果與傳統(tǒng)多晶硅材料彎曲梁式微 驅動器的驅動位移5卩m相比有顯著提高，而能耗亦從180 mW降 至21.6 mW，器件性能得到改善。關鍵詞：電熱微

11、驅動器；薄層空氣熱傳導；Cu犧牲層；非硅表面微加工；微機電系統(tǒng)P712 - Ka波段Si基微機械寬帶垂直過渡戴新峰a,郁元衛(wèi)a，賈世星b,朱健a,於曉峰c, 丁玉寧c（南京電子器件研究所 a.單片集成電路與模塊國家級重點實驗室；b.微納米研發(fā)中心；c.毫米波電路部，南京 210016）摘要：介紹了一種適用于三維毫米波集成電路的Si基微機械垂直過渡，該垂直過渡是兩層0.1 mm厚的共面波導傳輸線通過0.3 mm厚 中間層，在中間層采用了同軸結構，該同軸結構通過金屬化通孔來實 現(xiàn)。這一設計原理簡單，結構簡潔，便于優(yōu)化設計，具有很寬的帶寬 和平坦的幅度響應。運用三維電磁場仿真軟件對該垂直過渡結構進行

12、 了建模，并作了優(yōu)化設計與仿真計算，運用微機械金屬化通孔工藝和 多層鍵合工藝研制了樣品。在片測試結果表明該樣品性能良好，在 26.534.0 GHz該過渡插入損耗小于3.5 dB，帶內起伏小于2 dB。 關鍵詞：Ka波段；Si基微機械；三維集成電路；寬帶垂直過渡；熱 壓鍵合顯微、測量、微細加工技術與設備P716 基于表面等離子體的微納光刻技術楊勇1,2，胡松1,姚漢民1,嚴偉1,趙立新1,周紹林1,2，陳旺富1,2，蔣文波1,2，李展1（1.中國科學院 光電技術研究所，成都 610209;2中國科學院研究生院，北京 100039）摘要：首先介紹了光刻技術的發(fā)展及其面臨的挑戰(zhàn)。隨著納米加工技 術

13、的發(fā)展，納米結構器件必將成為未來集成電路的基礎，而納米光刻 技術是納米結構制作的基礎，基于表面等離子體的納米光刻作為一種 新興技術有望突破45 nm節(jié)點從而極大提高光刻的分辨力。介紹了表 面等離子體的特性，對表面等離子體（SPs ）在光刻中的應用作了回 顧和分析，指出在現(xiàn)有的利用表面等離子體進行納米光刻的實驗裝置 中，或采用單層膜的超透鏡（Superlens ）,或采用多層膜的Superlens , 但都面臨著如何克服近場光刻這一難題；結合作者現(xiàn)有課題分析了表 面等離子體光刻的發(fā)展方向，認為結合多層膜的遠場納米光刻方法是 表面等離子體光刻的發(fā)展方向。關鍵詞：表面等離子體；納米光刻；近場光刻；倏

14、逝波；局域增強P720 -陽極氧化鋁膜孔徑的測量盧峻峰（1.長春理工大學，長春130022 ; 2中國兵器科學研究院，北京100089 ）摘要： 論述了一種對陽極氧化鋁膜孔徑進行測定和評估的方法。此方 法通過對已得的陽極氧化鋁薄膜提取樣本制備掃描電鏡（ SEM ）圖像 進行處理和分析，最終得到膜孔的尺寸結果。陽極氧化鋁膜的膜孔尺 寸處在 nm 級別，對其測量誤差的要求很高。而限于 SEM 的設備特 性和精度，通過 SEM 讀取的原始陽極氧化鋁膜的圖像存在著大量噪 聲（以椒鹽噪聲為主） 。鑒于此，首先對陽極氧化鋁膜的原始 SEM 圖 像進行多重濾波處理（中值濾波、各向異性擴散濾波以及閾值濾波）

15、， 得到具有膜孔結構信息的閾值圖像。經過多重濾波的這一閾值圖像仍 存在著很多污點，這些污點對陽極氧化鋁膜膜孔尺寸的評估無任何意 義，于是繼續(xù)將閾值圖像進行去污處理，最后通過設計的“染色”算 法，實現(xiàn)了對膜孔尺寸的實際測量。 實驗證明， 此方法的適用性較強。 關鍵詞： 納米膜；陽極氧化鋁膜；孔徑測量；掃描電鏡；圖像處理； 染色算法P724 各向異性腐蝕制備納米硅尖石二磊a,崔巖a,b，夏勁松a,王立鼎a（大連理工大學 a. 微納米技術及系統(tǒng)遼寧省重點實驗室；b. 精密與特種加工教育部重點實驗室，遼寧大連116023 ）摘要： 采用 KOH 溶液各向異性腐蝕單晶硅的方法制備高縱橫比的納 米硅尖，研

16、究了腐蝕溶液的濃度、添加劑異丙醇（IPA）對硅尖形狀的影 響。設計了硅尖制作的工藝流程，制備了形狀不同、縱橫比值為 0.522.1 的硅尖，并結合晶面相交模型， 提出了硅尖晶面的判別方法， 討論了實驗中出現(xiàn)的 411和331 晶面族兩種硅尖晶面類型，實驗結 果和理論分析相一致。通過分析腐蝕溶液的質量分數(shù)和添加劑對 411 、 331 晶面族腐蝕速度的影響，得到了制備高縱橫比納米硅尖 的工藝參數(shù)。實驗結果表明：當正方形掩模邊緣沿<110> 晶向時，在78 C、質量分數(shù)40%的KOH溶液中腐蝕硅尖，再經980 C干氧氧 化 3 h 進行銳化削尖，可制備出縱橫比大于 2 、曲率半徑達納米

17、量級 的硅尖陣列。關鍵詞： 硅尖；各向異性；氧化削尖；晶面；掩模P729 Si 基體二維深通道微孔列陣刻蝕技術向嶸 1,2 ，王國政 1，陳立 1，高延軍 1，王新 1，李野 1，端木慶鐸 1，田景全 1摘要：Si材料二維深通道微孔列陣是新型二維通道電子倍增器的基 體，其可以采用感應耦合等離子體（ICP）刻蝕和光電化學（PEC）刻蝕等 半導體工藝技術實現(xiàn)。簡述了 ICP工藝原理和實驗方法，給出了微孔 直徑610卩m、長徑比約20、平均刻蝕速率約1.0卩m /min的實 驗樣品，指出了深通道內壁存在縱向條帶不均勻分布現(xiàn)象、成因和解 決途徑；重點論述了微孔深通道列陣PEC刻蝕原理和實驗方法，在優(yōu)化

18、的光電化學工藝參數(shù)下，得到了方孔邊長3.0卩m、中心距為6.0 a m、深度約為160匕m的n型Si基二維深通道微孔列陣基體樣品， 得出了輻照光強、Si基晶向與HF的質量分數(shù)是影響樣品質量的結論， 指出了光電化學刻蝕工藝的優(yōu)越性。關鍵詞：硅基體；二維通道電子倍增器；微孔列陣；感應耦合等離子 體；光電化學刻蝕微電子器件與技術P734 溫度控制裝置中的InSb-ln磁敏電阻劉冰，黃釗洪，孔令濤（華南師范大學 信息光電子科技學院 光子信息技術重點實驗室，廣州510006）摘要：研究了 InSb-In共晶體薄膜磁敏電阻（MR）的溫度特性，并把這 種磁敏電阻應用到溫度控制領域，設計了一種基于In Sb- In磁敏電阻的溫度控制器