南通半导体微纳加工

    浅谈表面功能微纳结构及其加工方法：目前可以实现表面微纳结构的加工方法主要有以下几种。（1）光刻技术，利用电子束或激光光束可以得到加工尺寸在几十纳米的微纳结构，该方法优势在于精度高，得到的微纳结构形状可以得到很好的控制；（2）飞秒激光加工技术，由于飞秒激光具有不受衍射极限限制的特点，可以加工出远小于光斑直径的尺寸，研究人员通过试验发现，采用飞秒激光加工出10nm宽的纳米线，在微纳加工领域具有独特优势。另外飞秒激光双分子聚合技术可以实现纳米尺寸结构的加工；（3）自组装工艺，光刻与自组装和刻蚀工艺结合，通过自组装工艺，可以得到6nm左右的纳米孔。（4）等离子刻蚀技术，等离子刻蚀技术是应用广的微纳米加工手段，加工精度高，是集成电路制造中关键的工艺之一。（5）沉积法，主要包括物相沉积和化学气相沉积，该方法主要是利用气相发生的物理化学过程，在工件表面形成功能型或装饰性的金属，可以用来实现微纳米结构涂层的制造。（6）微纳增材制造技术，微纳增材制造技术主要指微纳尺度电喷增材制造和微激光增材制造技术，由于微纳增材技术可以不受形状限制，可多材料协同制造，具有较大的发展前景。除以上几种加工技术外。 在硅材料刻蚀当中，硅针的刻蚀需要用到各向同性刻蚀，硅柱的刻蚀需要用到各项异性刻蚀。南通半导体微纳加工

光刻是半导体制造中常用的技术之一，是现代光电子器件制造的基础。然而，深紫外和极紫外光刻系统及其相应的光学掩模都是基于低速高成本的电子束光刻（EBL）或者聚焦离子束刻蚀(FIB)技术，导致其价格都相对昂贵。因此，无掩模的高速制备法是微纳结构制备的优先方法。在这些无掩模方法中，直接激光写入(direct laser writing, DLW)是一种重要的、被广采用的微处理技术，能够提供比较低的价格和相对较高的吞吐量。但是，实际应用中存在两个主要挑战：一是与FIB和EBL相比，分辨率还不够高。合肥电子微纳加工通过光刻技术制作出的微纳结构需进一步通过刻蚀或者镀膜，才可获得所需的结构或元件。

基于掩模板图形传递的光刻工艺可制作宏观尺寸的微细结构，受光学衍射的极限，适用于微米以上尺度的微细结构制作，部分优化的光刻工艺可能具有亚微米的加工能力。例如，接触式光刻的分辨率可能到达0.5μm，采用深紫外曝光光源可能实现0.1μm。但利用这种光刻技术实现宏观面积的纳米/亚微米图形结构的制作是可欲而不可求的。近年来，国内外很多学者相继提出了超衍射极限光刻技术、周期减小光刻技术等，力求通过曝光光刻技术实现大面积的亚微米结构制作，但这类新型的光刻技术尚处于实验室研究阶段。

    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。

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，也都广用于微纳制作工艺中。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。宁德微纳加工

在我国，微纳制造技术同样是重点发展方向之一。南通半导体微纳加工

      光刻是微纳加工技术中关键的工艺步骤，光刻的工艺水平决定产品的制程水平和性能水平。光刻的原理是在基底表面覆盖一层具有高度光敏感性光刻胶，再用光线（一般是紫外光、深紫外光、极紫外光）透过光刻板照射在基底表面，被光线照射到的光刻胶会发生反应。此后用显影液洗去被照射/未被照射的光刻胶， 就实现了图形从光刻板到基底的转移。光刻胶分为正性光刻和负性光刻两种基本工艺，区别在于两者使用的光刻胶的类型不同。负性光刻使用的光刻胶在曝光后会因为交联而变得不可溶解，并会固化，不会被溶剂洗掉，从而该部分硅片不会在后续流程中被腐蚀掉，负性光刻光刻胶上的图形与掩模版上图形相反。南通半导体微纳加工

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