微納米制造技術(shù)課件

微納米制造技術(shù)組別：重案六組先進制造技術(shù)微納米制造技術(shù)組別：重案六組先進制造技術(shù)先進制造技術(shù)前言微納米技術(shù)（MEMS,nanotechnology）為微機電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)和納米科學(xué)技術(shù)（nanoscienceandtechnology,nanoST）的簡稱，是20世紀(jì)80年代末在美國、日本等發(fā)達國家興起的高新科學(xué)技術(shù)。由于其巨大的應(yīng)用前景，因此自問世以來微納米技術(shù)受到了各國政府和學(xué)者的普遍重視，是當(dāng)前科技界的熱門研究領(lǐng)域之一。微納米技術(shù)的研究和發(fā)展必將對21世紀(jì)的航空、航天、軍事、生命科學(xué)和健康保健、汽車工業(yè)、仿生機器人、家用電器等領(lǐng)域產(chǎn)生深遠的影響。先進制造技術(shù)前言微納米技術(shù)（MEMS,nanotechno先進制造技術(shù)目錄Contents微納米制造技術(shù)基本概念微納米制造技術(shù)分類光刻工藝刻蝕工藝復(fù)型工藝先進制造技術(shù)目錄Contents微納米制造技術(shù)基本概念微納米先進制造技術(shù)微納米制造技術(shù)基本概念

微機電系統(tǒng)技術(shù)主要涉及0.1μm到數(shù)毫米尺度范圍內(nèi)的傳感器、微執(zhí)行器和微系統(tǒng)的研究開發(fā)，它以單晶硅為基本材料，以光刻并行制造為主要加工特點，采用微電子工藝設(shè)備結(jié)合其他特殊工藝設(shè)備作為加工手段。納米尺度一般是指1～100nm，納米科學(xué)是研究納米尺度范疇內(nèi)原子、分子和其他類型物質(zhì)運動和變化的科學(xué)，而在同樣尺度范圍內(nèi)對原子、分子等進行操縱和加工的技術(shù)則稱為納米技術(shù)，納米尺度的機電系統(tǒng)則稱作納機電系統(tǒng)。納米技術(shù)源于半導(dǎo)體集成電路（IC）工業(yè)，其織造工藝鏈由晶元制備、電路制造、測試封裝等三個環(huán)節(jié)組成。其中，以電路制造過程最為復(fù)雜，包括氣相沉積、光學(xué)光刻、刻蝕、離子注入和引線等。決定IC特征尺寸大小的關(guān)鍵和瓶頸技術(shù)是光刻環(huán)節(jié)。其特點是：技術(shù)含量最高、投資量最大、更新速度最快。先進制造技術(shù)微納米制造技術(shù)基本概念微機電系統(tǒng)技先進制造技術(shù)納米制造技術(shù)分類按加工的方式：自上向下（top-down）:用宏觀的塊體材料（Si,GaAs等），通過加工去掉多余的部分，剩下的部分構(gòu)成納米器件。自下向上（bottom-up）:把微觀體系的物質(zhì)單元組裝成納米器件。先進制造技術(shù)納米制造技術(shù)分類按加工的方式：先進制造技術(shù)納米制造技術(shù)分類按加工的原理：傳統(tǒng)納米加工的種類：基于SPM的納米加工（STM/AFM）、自組裝納米制造、LIGA納米制造等。注：SPM—掃描探針顯微鏡、STM—掃描隧道顯微鏡、AFM—原子力顯微鏡特種納米加工的種類：電子束、離子束、電化學(xué)先進制造技術(shù)納米制造技術(shù)分類按加工的原理：先進制造技術(shù)光刻工藝

光刻(photoetching)工藝可以稱得上是微電子工藝中最為關(guān)鍵的技術(shù)，決定著制造工藝的先進程度。光刻就是，在超凈環(huán)境中，將掩膜上的幾何圖形轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體晶體表面的敏光薄材料上的工藝過程。而此處的敏光薄材料就是指光刻膠（photoresist）。光刻膠又稱光致抗蝕劑、光阻或光阻劑，由感光樹脂、增感劑和溶劑三種主要成分組成的對光敏感的混合液體。感光樹脂經(jīng)光照后，在曝光區(qū)能很快地發(fā)生光固化反應(yīng)，使得這種材料的物理性能，特別是溶解性、親合性等發(fā)生明顯變化。經(jīng)適當(dāng)?shù)娜軇┨幚?，溶去可溶性部分，得到所需圖像。先進制造技術(shù)光刻工藝光刻(photoetchi先進制造技術(shù)光刻工藝步驟1、脫水烘烤（目的是去除硅片表面吸附的水份）2、增粘處理在烘烤后的硅片表面涂一層六甲基二硅亞胺（HMDS），目的是增加硅片表面與光刻膠的粘附性?？刹捎谜羝坎挤ǎ部刹捎眯糠ā＃ㄒ话悴捎眯糠ǎ?、軟烘（目的是去除光刻膠中的大部分溶劑和穩(wěn)定膠的光桿特性）4、對準(zhǔn)和曝光（光刻中最重要和最復(fù)雜的工序）5、顯影（光刻上的可溶解區(qū)域被化學(xué)顯影劑溶解，將掩膜上的圖形復(fù)制到光刻膠上）6、后烘（硬烘、堅烘）7、刻蝕8、去膠先進制造技術(shù)光刻工藝步驟1、脫水烘烤（目的是去除硅片表面吸先進制造技術(shù)復(fù)形工藝

復(fù)形工藝是利用具有微納米尺寸技術(shù)的模具在抗蝕劑或基片上直接復(fù)制出相應(yīng)的微納米結(jié)構(gòu)的一種微納制造方法。復(fù)形工藝主要包括：納米壓印、微接觸印刷、塑料模壓技術(shù)和模鑄技術(shù)等。納米壓印光刻技術(shù)是將傳統(tǒng)的模具復(fù)型原理應(yīng)用到微觀制造領(lǐng)域，它是一種新型的微納米制造技術(shù)，具有超低成本、高精度和高生產(chǎn)率的顯著優(yōu)點。與傳統(tǒng)光刻工藝相比，它是一種使用模具通過抗蝕劑的受力變形實現(xiàn)其圖形化的技術(shù)。因此，納米壓印光刻工藝的分辨率不受光的駐波效應(yīng)、抗蝕劑表面光反射、抗蝕劑內(nèi)部光散射、襯底反射和顯影劑等因素的限制，可以突破傳統(tǒng)光刻工藝的分辨力極限。先進制造技術(shù)復(fù)形工藝復(fù)形工藝是利用具有微納米先進制造技術(shù)