第五章2 納米科技

1、光刻技術(shù)一、“自上而下”的加工路線1）紫外線光刻

紫外線光刻以相移掩膜(mask)進(jìn)行光刻，可達(dá)1/2波長的分辨率。光源由汞燈已經(jīng)推展到DUV(深紫外)的準(zhǔn)分子激光。光刻工藝0.13微米的線寬線距已經(jīng)商業(yè)化，0.1微米也即將加速商業(yè)化。1、光刻技術(shù)一、“自上而下”的加工路線1）紫外線光刻紫外線光刻正迫近激光光源極限157nm，再下去就沒有更短波長的DUV(深紫外)光源，更短波長為13nm的EUV(遠(yuǎn)紫外)光源，將由同步輻射加速器提供。但是，原來商業(yè)化DUV的光刻步進(jìn)機(jī)和光刻工藝將大幅更動，會使得生產(chǎn)成本大幅提升。預(yù)計DUV的加工極限將在2010年前線寬線距達(dá)到并停留在70nm，但局部可達(dá)30nm或更小。

1、光刻技術(shù)一、“自上而下”的加工路線2）電子束光刻電子束具有極高的分辨率，可以到10nm的數(shù)量級，但是光刻以書寫為主，十分緩慢，僅適合于掩膜生產(chǎn)。雖然投影式電子束光刻正在發(fā)展，但是需要較大的掩膜工藝更動，如果要使用于商業(yè)化的批量生產(chǎn)，同樣的會使生產(chǎn)成本大幅上升。1、光刻技術(shù)一、“自上而下”的加工路線3）X射線光刻X射線光刻因掩膜制造的困難及光電子散射等問題，已經(jīng)不被列入為電子商業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)的方案。但是其深刻術(shù)(DeepX-raylithography)發(fā)展在軍事及科研上仍十分有價值。1、光刻技術(shù)一、“自上而下”的加工路線4）離子束光刻離子束光刻商業(yè)上主要使用于掩膜修補(bǔ)或特殊科研工藝。1、光刻技術(shù)一、“自上而下”的加工路線綜上可見，由上而下的加工方式，將由縱向縮小線寬線距的追逐，在到達(dá)光刻極限后，轉(zhuǎn)為橫向發(fā)展。光刻加工方式如相應(yīng)的微電子制造加工方法，都將逐漸多樣化。換句話說，由上而下的加工方式，不論是微加工或納加工都會如同微機(jī)電系統(tǒng)一樣多樣化。2、微機(jī)電系統(tǒng)的加工工藝一、“自上而下”的加工路線面型的微加工即微電子的薄膜加工技術(shù)，把機(jī)械組件和電子組件集成于同一基片。1）面型的微加工(SurfaceMicromachining)2、微機(jī)電系統(tǒng)的加工工藝一、“自上而下”的加工路線

體型微加工以等向及不等向的硅蝕刻，創(chuàng)造第三度空間的自由度。這種方法，被稱之為體型微加工(BulkMicromachining)。2）體型微加工(BulkMicromachining)2、微機(jī)電系統(tǒng)的加工工藝一、“自上而下”的加工路線隨著光刻工藝?yán)^續(xù)演進(jìn)，MEMS加工工藝也很快的進(jìn)入亞微米，甚至達(dá)到70nm的可能極限，這個階段可稱為納加工。光刻加工達(dá)到極限之后，可以采用近場光學(xué)加工方式。舉例而言，不論是使用電子束、離子束或多頭式針尖刻畫取得工具模芯，再利用熱壓印，或光合成快速批量取得模芯圖案，稱之為納壓印(Nanoimprint)。3）納加工(Nanomachining)2、微機(jī)電系統(tǒng)的加工工藝一、“自上而下”的加工路線有很多的微加工產(chǎn)品，往往需要比較深的結(jié)構(gòu)，沒有辦法用薄膜來處理。生產(chǎn)微電子的設(shè)備以薄膜為主，制造厚膜時花費(fèi)的時間太長，也可能在結(jié)構(gòu)上或材料性質(zhì)上不適合。4）深刻蝕模鑄法(LIGA)2、微機(jī)電系統(tǒng)的加工工藝一、“自上而下”的加工路線1986年德國W.Ehrfeld教授首先開發(fā)了進(jìn)行三維微細(xì)加工最有前途的方法——LIGA技術(shù)。LIGA來源德文縮寫，LI(lithographie意即深度X射線刻蝕)，G(Galvanformug意即電鑄成型)，A(Abformug意即塑料鑄模)，即深度X射線刻蝕、電鑄成型、塑料鑄模等技術(shù)的完美結(jié)合。4）深刻蝕模鑄法(LIGA)2、微機(jī)電系統(tǒng)的加工工藝一、“自上而下”的加工路線LIGA通過光刻深加工厚膜光膠，利用電鑄法翻造成模芯，再以塑料注入或熱壓的方式大量生產(chǎn)。LIGA的生產(chǎn)方式，成本低而且材料選擇種類多，成為非硅技術(shù)中，最重要的方法之一。4）深刻蝕模鑄法(LIGA)二、“由下而上”的加工工藝由下而上的加工方式，指以原子、分子為對象在納米尺度進(jìn)行操縱、生長、切割、焊接、組裝等加工。二、“由下而上”的加工工藝用分子束外延