金属Cu表面三维齿状微图形的复制加工——约束刻蚀剂层技术 (CELT)的应用

主要介绍了一种Cu的CELT加工的化学刻蚀体系和捕捉体系 ,并通过控制刻蚀时间、刻蚀电流、刻蚀剂浓度、捕捉剂浓度等实验参数和优化电化学模板的制作工艺 ,以规整的齿状结构为模板 ,在Cu的表面实现了三维微结构的复制加工 ,得到了与齿状结构模板互补的三维微结构 ,用SEM和AFM对实验结果进行了表征 ,表征结果证明约束刻蚀剂层技术在金属三维加工方面的可行性和潜在优势。金属Cu由于具有优良的导热导电性能以及很好的延展性 ,在微系统 (也称微机电系统 )中应用广泛 ,因此对Cu的刻蚀加工对微系统技术的发展具有重要的意义。约束刻蚀剂层技术 (ConfinedEtch antLayerTechnique简称CELT)作为一种新型的微加工技术[1] ,能够加工复制出复杂三维结构 ,到目前为止 ,该技术已成功应用于Si、GaAs等材料微结构的复制加工[2 ,3] 。     

金属Cu表面三维齿状微图形的复制加工--约束刻蚀剂层技术(CELT)的应用

主要介绍了一种Cu的CELT加工的化学刻蚀体系和捕捉体系，并通过控制刻蚀时间、刻蚀电流、刻蚀剂浓度、捕捉剂浓度等实验参数和优化电化学模板的制作工艺，以规整的齿状结构为模板，在Cu的表面实现了三维微结构的复制加工，得到了与齿状结构模板互补的三维微结构，用SEM和AFM对实验结果进行了表征，表征结果证明约束刻蚀剂层技术在金属三维加工方面的可行性和潜在优势。金属Cu由于具有优良的导热导电性能以及很好的延展性，在微系统(也称微机电系统)中应用广泛，因此对Cu的刻蚀加工对微系统技术的发展具有重要的意义。约束刻蚀剂层技术(Confined Etch-ant Layer Technique简称CELT)作为一种新型的微加工技术，能够加工复制出复杂三维结构，到目前为止，该技术已成功应用于Si、GaAs等材料微结构的复制加工。     

刻蚀辅助激光灰度改性技术制备硅基三维微结构

硅基三维微纳结构在红外成像与探测方面具有重要的应用价值。然而,受加工技术的限制,硅基复杂面型三维微纳结构的制备仍然是一个难题。本文提出了利用刻蚀辅助激光灰度改性技术制备硅基三维微纳结构。利用激光改性制备的硅的氧化层作为刻蚀掩膜,经过刻蚀实现灰度图形向衬底的转移。研究发现,氧化层的抗刻蚀能力可以通过激光加工参数进行调控,例如,激光功率和扫描间距。通过编程化设计的局部调控的抗刻蚀氧化层图形,刻蚀后实现了台阶状、斜面及曲面复杂三维微结构的可控制备。另外,验证了该技术在特殊面型硅基微光学器件制备中的可行性。     

电子束光刻制造软刻蚀用母板的研究

使用通用电子束曝光机,采用一种新的电子束微三维加工的重复增量扫描方式进行曝光实验,显影后得到轮廓清晰的微三维结构,以此为制作弹性印章的母模板,经硅烷化后可用来制作弹性印章,得到弹性印章后便可再利用软刻蚀相关技术进行微图形的复制.曝光实验的结论表明采用电子束重复增量扫描方式可用来制作微三维弹性印章的母版.     

准分子激光微加工技术结合模塑技术加工微流控芯片

利用准分子激光微加工技术与模塑技术相结合的方法制造微流控芯片。用准分子激光在玻璃基胶层上刻蚀出加工质量较高的微流控生物芯片形貌,通过电铸技术对微流控芯片进行复制,得到反向金属模具。用金属模具通过注塑成型技术用聚碳酸酯注塑出微流控芯片。系统研究了准分子激光的能量密度和工作台移动速度对胶层微通道加工质量的影响;测量并分析了激光刻蚀加工出的微流控芯片原型、电铸的反向金属模板和注塑成型后的微流控芯片的轮廓精度和表面粗糙度,上表面尺度偏差不大于2μm,底面粗糙度小于20 nm。对注塑出的微流控芯片和激光直写刻蚀的几何结构相同的微流控芯片的流动性能进行比较测试。在流速较小时,用激光微加工技术与模塑技术相结合的方法加工的微通道比准分子激光直写法所加工的微通道流动性能更好。     

基于原子力显微镜(AFM)的微小结构加工工艺研究

为了解决AFM单独用于机械刻蚀加工存在的局限性以及加工过程中各种因素对加工结果的影响等问题,提出一种基于AFM的非硅工艺微结构的加工方法.把三维微动工作台叠加到原子力显微镜工作台上组成新的微加工系统,采用金刚石针尖作为加工工具.根据AFM在线成像后的结果对该工艺过程中各种因素产生的影响进行了研究、分析和说明,得出主要参数优选的一般方法,讨论了与其他微机械加工方法相比较采用该方法的优缺点和可行性.应用该系统进行了微结构的加工实验,实验结果表明该系统能够实现较高尺寸精度和重复性精度的微结构的加工,并且通过优选参数改进工艺完全可以应用于微机械领域中诸如掩模或微尺度模具等简单和复杂的准三维或三维微小结构的加工.     

基于原子力显微镜(AFM)的微小结构加工工艺研究

为了解决AFM单独用于机械刻蚀加工存在的局限性以及加工过程中各种因素对加工结果的影响等问题 ,提出一种基于AFM的非硅工艺微结构的加工方法。把三维微动工作台叠加到原子力显微镜工作台上组成新的微加工系统 ,采用金刚石针尖作为加工工具。根据AFM在线成像后的结果对该工艺过程中各种因素产生的影响进行了研究、分析和说明 ,得出主要参数优选的一般方法 ,讨论了与其他微机械加工方法相比较采用该方法的优缺点和可行性。应用该系统进行了微结构的加工实验 ,实验结果表明该系统能够实现较高尺寸精度和重复性精度的微结构的加工 ,并且通过优选参数改进工艺完全可以应用于微机械领域中诸如掩模或微尺度模具等简单和复杂的准三维或三维微小结构的加工     

基于软刻蚀技术的微三维结构加工方法研究

软刻蚀是通过表面带有图案的弹性模板来实现图案转移的图形复制技术,弹性印章是软刻蚀技术的核心。简单介绍了软刻蚀技术,使用SDS-3型电子束曝光机,采用重复增量扫描方式进行曝光,生成弹性印章的母版,将其硅烷化后用以制作弹性印章,再利用软刻蚀技术可进行微图形的复制,得到微三维结构。显影后得到轮廓清晰的三维结构,证明将电子束重复增量扫描曝光方式与软刻蚀技术相结合可为制作微三维结构提供一种简单、有效的低成本途径。     

体微加工技术在MEMS中的应用

微机电系统(MEMS)技术的基础是由微电子加工技术发展起来的微结构加工技术，包括表面微加工技术和体微加工技术。其中体微加工技术是微传感器、微执行器制造中最重要的加工技术。该文主要介绍以加工金属、聚合物以及陶瓷为主的LIGA技术，先进硅刻蚀技术(ASE)和石英晶体深槽湿法刻蚀技术。最后给出用LIGA技术和牺牲层技术制作微加速度传感器的例子。     

基于原子力显微镜（AFM）的微小结构加工工艺研究

为了解决AFM单独用于机械刻蚀加工存在的局限性以及加工过程中各种因素对加工结果的影响等问题，提出一种基于AFM的非硅工艺微结构的加工方法。把三维微动工作台叠加到原子力显微镜工作台上组成新的微加工系统，采用金刚石针尖作为加工工具。根据AFM在线成像后的结果对该工艺过程中各种因素产生的影响进行了研究、分析和说明，得出主要参数优选的一般方法，讨论了与其他微机械加工方法相比较采用该方法的优缺点和可行性。应用该系统进行了微结构的加工实验，实验结果表明该系统能够实现较高尺寸精度和重复性精度的微结构的加工，并且通过优选参数改进工艺完全可以应用于微机械领域中诸如掩模或微尺度模具等简单和复杂的准三维或三维微小结构的加工。     

通用工艺与设备

体微加工技术在 MEMS 中的应用[刊,中]/林日乐//压电与声光.—2005,27(3).—324.327(L2)微机电系统(MEMS)技术的基础是由微电子加工技术发展起来的微结构加工技术,包括表面微加工技术和体微加工技术。其中体微加工技术是微传感器、微执行器制造中最重要的加工技术。该文主要介绍以加工金属、聚合物以及陶瓷为主的 LIGA 技术,先进硅刻蚀技术(ASE)和石英晶体深槽湿法刻蚀技术。最后给出用 LIGA 技术和牺牲层技术制作微加速度传感器的例子。参6     

聚焦离子束工作原理及刻蚀性能研究

综述了聚焦离子束系统的结构和基本原理,介绍了国产化聚焦离子束系统的结构与特点。基于国产化聚焦离子束系统进行了硅材料刻蚀实验,研究了硅材料刻蚀速率与离子束流大小的关系,建立了刻蚀速率与束流大小的关系方程,进行了硅悬梁微结构刻蚀加工。结果表明,国产聚焦离子束系统可满足硅微悬梁结构加工的应用需要。     

Si基SiC微通道及其制备工艺

提出了一种用于MEMS的硅基SiC微通道(阵列)及其制备方法,它涉及半导体工艺加工硅晶片和化学气相淀积方法制备SiC。在Si(100)衬底上用半导体工艺刻蚀出凹槽微结构,凹槽之间留出台面,凹槽和台面的几何尺寸(深度、宽度、长度)及其分布方式根据需要而定,此凹槽微结构用作制备SiC微通道的模板;用化学气相淀积方法在模板上制备一厚层SiC材料,此层SiC不仅完全覆盖衬底表面的微结构包括凹槽和台面,还在凹槽顶部形成封闭结构,这样就在衬底上形成了以凹槽为模板的SiC微通道(阵列)。对淀积速率与微通道质量之间的关系进行初步分析,发现单纯地提高淀积速率不利于获得高质量的微通道。     

新型双光子引发剂光聚合行为及微器件制备

针对800 nm的激发光源设计合成了3种具有D-π-D分子构型的新型二苯乙烯衍生物(分别命名为BPSBP,BESBP和BCSBP)作为双光子引发剂.利用飞秒激光研究了该系列双光子引发剂的双光子光聚合行为,着重讨论双光子引发剂浓度对聚合阈值和双光子引发剂浓度、聚合能量及曝光时间对聚合分辨率的影响.综合影响聚合分辨率、系统加工效率和微器件表面质量的因素,以浓度为32μmol/g的BPSBP作为双光子引发剂的聚合体系,在9×105mJ/cm2的聚合能量下制作出了亚微米级的三维周期微结构等微器件,并用电镜(SEM)进行了表征.     

单晶硅微结构表面的制备及其减反射性能北大核心

利用聚苯乙烯胶体微球组装的单层胶体晶体阵列作为掩模板,分别采用反应离子刻蚀和等离子体刻蚀工艺在晶体硅表面构造出不同形态的微纳米结构,并研究不同刻蚀方法和不同刻蚀时间对微结构形态的影响作用。利用分光光度计测试得到微结构表面的反射光谱曲线。结果表明,在0.35-1.1μm太阳光有效吸收波段,单晶硅材料微结构表面的反射率显著降低,由于此时材料的透射率为零,材料在该波段的吸收得到有效增强。同时,具有规则微结构表面的减反射性能比无序微结构表面的减反射性能要更好一些。这为增强单晶硅对太阳能的有效吸收提供了一种简单可行的方法。     

商品有机玻璃片微结构的深刻蚀研究

研究应用O2反应离子刻蚀(RIE)直接深刻蚀商用有机玻璃(PMMA)片，以实现微结构的三维微加工，工艺简单，加工成本较低，为微器件的高深宽比加工提出了新方法。试样采用Ni作掩膜，以普通的光刻胶曝光技术和湿法刻蚀法将Ni掩膜图形化。工作气压、刻蚀功率等工艺参数对刻蚀速率影响较大。在刻蚀过程中，掩膜上的金属粒子会被刻蚀气体离子轰击而溅射散落出来，形成微掩膜效应。利用这种RIE技术，在适当的溅射功率及气压下，刻蚀速率较快，且获得了较陡直的微结构图形，刻蚀深度达120μm。     

O_2反应离子深刻蚀PMMA

高深宽比结构是提高微器件性能的重要环节之一。利用RIE深刻技术加工具有高深宽比结构的图形 ,方法简单 :它不象LIGA技术那样 ,需昂贵的同步辐射光源和特制的掩模板 ,对光刻胶的要求也不是特别高 ,利用这种技术深刻蚀PMMA膜 ,以Ni作掩模 ,采用普通的光刻胶曝光技术和湿法刻蚀的方法将Ni掩模图形化 ,然后利用O2 RIE技术刻蚀PMMA ,可以得到深度达 1 0 0 μm ,深宽比大于 1 0的微结构 ,图形表面平整 ,侧壁光滑垂直。在刻蚀过程中 ,氧气压、刻蚀功率等工艺参数对刻蚀结果影响较大。     

圆锥形仿生蛾眼抗反射微纳结构的研制

采用时域有限差分（FDTD）法对中红外波段（3~5 m）硅基底的圆锥形仿生蛾眼微纳结构进行了仿真模拟。通过对微纳结构占空比、周期和刻蚀深度等参数的分析,获得了具有良好抗反射特性的微纳结构的组合参数。为了更好地指导实际加工,对不同参数进行了公差分析。制作中应用二元曝光技术和反应离子刻蚀技术在硅基底上制备得到该圆锥形仿生蛾眼微结构,并且使用热场发射扫描电子显微镜得到了该微结构的表面形貌图。采用红外成像光谱仪对单面微结构的测试结果表明,仿生蛾眼微结构的反射率在中红外波段约为5%。     

金属援助硅化学刻蚀法可控制备硅纳米线阵列

基于金属援助硅化学刻蚀机理,成功地发展了一种形貌可控地制备硅纳米线阵列的有效方法。在该方法中,通过银纳米颗粒催化层的微结构和硅化学刻蚀的时间来调控硅纳米线阵列的形貌。扫描电子显微镜(SEM)形貌表征的实验结果证实:硅纳米线阵列的孔隙率依赖银纳米颗粒催化层的微结构,硅纳米线阵列的高度依赖于硅的刻蚀时间。这种形貌可控地制备单晶硅纳米线阵列的方法简单、有效,可用于构筑硅纳米线光伏电池等各种硅基纳米电子器件。     

基于金刚石薄膜的微间隙室制备

采用金刚石薄膜作为阴-阳极间绝缘介质层是一种新型的微间隙室(MGC)结构。该文详细介绍和讨论了采用常规的微细加工工艺制备基于金刚石薄膜介质层的MGC的制备技术,其典型结构为阳极微条宽20μm,微条间隔180μm,器件探测区面积为38 mm×34 mm。采用热丝CVD法制备的金刚石薄膜作为阴-阳极间绝缘介质层,厚7~8μm,具有(100)晶面结构。金刚石的刻蚀采用反应离子刻蚀,Cr作掩膜,O2和SF6为刻蚀气体,刻蚀速率为79 nm/min,与Cr的刻蚀比约为20:1。实验结果表明,采用的微加工结合自套准工艺可很好地解决金刚石薄膜的制备、图形化及金属阳极电极与金刚石薄膜的相互套准等金刚石薄膜的可加工性及兼容性问题,并制备出采用金刚石薄膜作为电极间绝缘介质层的新型MGC结构。