徐州全套微纳加工

    微纳加工技术指尺度为亚毫米、微米和纳米量级元件以及由这些元件构成的部件或系统的优化设计、加工、组装、系统集成与应用技术。微纳加工按技术分类，主要分为平面工艺、探针工艺、模型工艺。本文主要介绍微纳加工的平面工艺，平面工艺主要可分为薄膜工艺、图形化工艺（光刻）、刻蚀工艺。广东省科学院半导体研究所微纳加工平台，面向半导体光电子器件、功率电子器件、MEMS、生物芯片等前沿领域，致力于打造的公益性、开放性、支撑性枢纽中心。平台拥有半导体制备工艺所需的整套仪器设备，建立了一条实验室研发线和一条中试线，加工尺寸覆盖2-6英寸（部分8英寸），同时形成了一支与硬件有机结合的专业人才队伍。平台当前紧抓技术创新和公共服务，面向国内外高校、科研院所以及企业提供开放共享，为技术咨询、创新研发、技术验证以及产品中试提供技术支持。 微纳加工中，材料湿法腐蚀是一个常用的工艺方法。徐州全套微纳加工

          美国在微纳加工技术的发展中发挥着主导作用。由于电子技术、计算机技术、航空航天技术和激光技术的需要，美国于1962年开发了金刚石刀具超精细切割机床，解决了激光核聚变反射镜、天体望远镜等光学部件和计算机磁盘加工，奠定了微加工技术的基础，随后西欧和日本微加工技术发展迅速。微纳加工技术是一种新兴的综合加工技术。它整合了现代机械、光学、电子、计算机、测量和材料等先进技术成果，使加工精度从20世纪60年代初的微米水平提高到目前的10m水平，在几十年内提高了1～2个数量级，很大程度提高了产品的性能和可靠性。目前，微纳加工技术已成为国家科技发展水平的重要标志。随着各种新型功能陶瓷材料的成功开发和以这些材料为关键部件的各种装置的高性能，功能陶瓷元件的加工精度达到纳米级甚至更高，有效地促进了微纳加工技术的进步。近年来，纳米技术的出现挑战了微纳加工的极限加工精度一一原子级加工。威海微纳加工工艺流程机械微加工是微纳制造中较方便，也较接近传统材料加工方式的微成型技术！

    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。

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。不同的表面微纳结构可以呈现出相应的功能，随着科技的发展，不同功能的微纳结构及器件将会得到更多的应用。目前表面功能微纳结构及器件，诸如超材料、超表面等充满“神奇”力量的结构或器件，的发展仍受到微纳加工技术的限制。因此，研究功能微纳结构及器件需要从微纳结构的加工技术方面进行广深入的研究，提高微纳加工技术的加工能力和效率是未来微纳结构及器件研究的重点方向。在我国，微纳制造技术同样是重点发展方向之一。

2012年北京工业大学Duan等使用课题组自行研制的皮秒激光器对金属钼、钛和不锈钢进行了精密制孔研究，并利用旋切制孔方式对厚度为0.3mm的金属钼实现了孔径ϕ小于200μm的微孔加工，利用螺旋制孔方式在厚度为1mm不锈钢上实现了孔径为200μm的制孔效果。实验指出大口径微孔加工应采用旋切制孔方式，而加工较小口径时则更宜选用螺旋制孔方式。皮秒激光精密微孔加工过程中，对于厚度较小的材料(d<1μm)，由于激光与材料作用的时间较短，以采用高峰值功率、窄脉宽的激光为宜，而对于厚度在百微米甚至超过1mm的金属材料的微孔加工，除了要考虑激光峰值功率以及脉冲宽度外，选择合适的制孔方式是必要的。此外，根据材料结构的不同还应该选择是否采用偏振输出等因素。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！山东微纳加工设备

高精度的微细结构通过控制聚焦电子束（光束）移动书写图案进行曝光。徐州全套微纳加工

      在微纳加工过程中，薄膜的形成方法主要为物理沉积、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，主要用于沉积金属单质薄膜、合金薄膜、化合物等。热蒸发是在高真空下，利用电阻加热至材料的熔化温度，使其蒸发至基底表面形成薄膜，而电子束蒸发为使用电子束加热；磁控溅射在高真空，在电场的作用下，Ar气被电离为Ar离子高能量轰击靶材，使靶材发生溅射并沉积于基底；磁控溅射方法沉积的薄膜纯度高、致密性好，热蒸发主要用于沉积低熔点金属薄膜或者厚膜；化学气相沉积（CVD）是典型的化学方法而等离子体增强化学气相沉积（PECVD）是物理与化学相结合的混合方法，CVD和PECVD主要用于生长氮化硅、氧化硅等介质膜。徐州全套微纳加工

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