微纳米制造技术幻灯片.ppt

微纳米制造技术 组别：重案六组 先进制造技术 先进制造技术 前言 微纳米技术（MEMS,nano technology）为微机电系统(MEMS)技术和纳米科学技术（nano science and technology, nano ST）的简称，是20世纪80年代末在美国、日本等发达国家兴起的高新科学技术。由于其巨大的应用前景，因此自问世以来微纳米技术受到了各国政府和学者的普遍重视，是当前科技界的热门研究领域之一。微纳米技术的研究和发展必将对21世纪的航空、航天、军事、生命科学和健康保健、汽车工业、仿生机器人、家用电器等领域产生深远的影响。 先进制造技术 目录 Contents 微纳米制造技术基本概念 微纳米制造技术分类 光刻工艺 刻蚀工艺 复型工艺 先进制造技术 微纳米制造技术基本概念 微机电系统技术主要涉及0.1μm到数毫米尺度范围内的传感器、微执行器和微系统的研究开发，它以单晶硅为基本材料，以光刻并行制造为主要加工特点，采用微电子工艺设备结合其他特殊工艺设备作为加工手段。纳米尺度一般是指1～100nm，纳米科学是研究纳米尺度范畴内原子、分子和其他类型物质运动和变化的科学，而在同样尺度范围内对原子、分子等进行操纵和加工的技术则称为纳米技术，纳米尺度的机电系统则称作纳机电系统。 纳米技术源于半导体集成电路（IC）工业，其织造工艺链由晶元制备、电路制造、测试封装等三个环节组成。其中，以电路制造过程最为复杂，包括气相沉积、光学光刻、刻蚀、离子注入和引线等。决定IC特征尺寸大小的关键和瓶颈技术是光刻环节。其特点是：技术含量最高、投资量最大、更新速度最快。 先进制造技术 纳米制造技术分类 按加工的方式： 自上向下（top-down）:用宏观的块体材料（Si,GaAs等），通过加工去掉多余的部分，剩下的部分构成纳米器件。 自下向上（bottom-up）:把微观体系的物质单元组装成纳米器件。 先进制造技术 纳米制造技术分类 按加工的原理： 传统纳米加工的种类： 基于SPM的纳米加工（STM/AFM）、自组装纳米制造、LIGA纳米制造等。 注：SPM—扫描探针显微镜、STM—扫描隧道显微镜、AFM—原子力显微镜 特种纳米加工的种类： 电子束、离子束、电化学 先进制造技术 光刻工艺 光刻(photoetching)工艺可以称得上是微电子工艺中最为关键的技术，决定着制造工艺的先进程度。光刻就是，在超净环境中，将掩膜上的几何图形转移到半导体晶体表面的敏光薄材料上的工艺过程。而此处的敏光薄材料就是指光刻胶（photoresist）。光刻胶又称光致抗蚀剂、光阻或光阻剂，由感光树脂、增感剂和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。感光树脂经光照后，在曝光区能很快地发生光固化反应，使得这种材料的物理性能，特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。经适当的溶剂处理，溶去可溶性部分，得到所需图像。 先进制造技术 光刻工艺步骤 1、脱水烘烤 （目的是去除硅片表面吸附的水份） 2、增粘处理 在烘烤后的硅片表面涂一层六甲基二硅亚胺（HMDS），目的是增加硅片表面与光刻胶的粘附性。可采用蒸汽涂布法，也可采用旋涂法。（一般采用旋涂法） 3、软烘 （目的是去除光刻胶中的大部分溶剂和稳定胶的光杆特性） 4、对准和曝光 （光刻中最重要和最复杂的工序） 5、显影 （光刻上的可溶解区域被化学显影剂溶解，将掩膜上的图形复制到光刻胶上） 6、后烘（硬烘、坚烘） 7、刻蚀 8、去胶 先进制造技术 复形工艺 复形工艺是利用具有微纳米尺寸技术的模具在抗蚀剂或基片上直接复制出相应的微纳米结构的一种微纳制造方法。复形工艺主要包括：纳米压印、微接触印刷、塑料模压技术和模铸技术等。纳米压印光刻技术是将传统的模具复型原理应用到微观制造领域，它是一种新型的微纳米制造技术，具有超低成本、高精度和高生产率的显著优点。与传统光刻工艺相比，它是一种使用模具通过抗蚀剂的受力变形实现其图形化的技术。因此，纳米压印光刻工艺的分辨率不受光的驻波效应、抗蚀剂表面光反射、抗蚀剂内部光散射、衬底反射和显影剂等因素的限制，可以突破传统光刻工艺的分辨力极限。 先进制造技术 复形工艺 1、纳米压印工艺 2、静电诱导纳米结构成型 3、电毛细力驱动的纳米压印成型工艺 4、逆压印工艺 类型： 谢谢大家参与 报告组：重案六组