248nm准分子激光加工玻璃微通道的实验研究

为了提高玻璃微通道的加工效率及质量,采用248nm准分子激光加工玻璃微通道的新型加工方法进行了理论分析和实验验证,取得了不同激光参量下玻璃微通道的加工工艺数据。结果表明,激光加工玻璃微通道的刻蚀阈值为4.54103mJ/mm2;随着激光能量的增加,刻蚀深度近似成对数增长,经线性拟合得到刻蚀深度随激光能量变化的公式;随着脉冲频率的增加,刻蚀深度近似成线性增长,经线性拟合得到刻蚀深度随频率变化的公式;且通道底面粗糙度随激光能量及脉冲频率的增加,呈增长趋势;激光的能量在400mJ～600mJ、脉冲频率在4 Hz～7 Hz范围的组合激光参量可实现刻蚀率高、粗糙度小的微通道加工。这些结果对于合理选择激光参量、提高玻璃微通道的加工效率及质量是有帮助的。     

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,...     

用于增强薄膜电池抗反射的微半球孔阵列研究

为了改善薄膜太阳电池表面抗反射特性,提高其对光的吸收率,在玻璃基体上制备了一种新的微纳抗反射结构,即微半球孔阵列,其周期约为10μm、深度约5μm。测试了微半球孔阵列结构的光学特性,得到这种结构的平均反射率约为1.7%,同平板无结构的玻璃相比,平均反射率降低了约6%。由测试结果可知,微半球孔阵列结构的抗反射性能得到改善,增强了薄膜太阳电池对光的捕获能力。采用紫外光刻、离子束刻蚀与湿法刻蚀相结合的工艺,整个制备工艺较简单,成本低廉,可以实现大面积应用。     

单晶硅表面机械划痕和氧化层在湿法刻蚀中的掩膜行为对比研究

摩擦诱导选择性刻蚀具有加工成本低、流程简单、低加工损伤等优势,是实现单晶硅表面微纳米结构构筑的重要途径.为探究摩擦诱导机械划痕在单晶硅表面微纳加工中的掩膜行为,实验研究了选择性刻蚀中机械划痕掩膜下的线/面结构形貌与高度特征,并将其与氧化层掩膜进行对比.实验发现机械划痕掩膜性能与氧化层无明显差异,并讨论了两种不同掩膜下选择性刻蚀中纳米结构的形貌演变机理.最后,实现了采用不同掩膜的复合纳米图案加工.研究结果可为基于摩擦诱导选择性刻蚀的单晶硅表面高质量可控加工提供依据.     

基于金刚石钝化散热的栅区微纳尺度刻蚀研究

片内热积累效应严重制约GaN器件向高功率密度应用发展,金刚石钝化散热结构的GaN器件热管控技术已成为目前研究重点,而金刚石栅区高精度刻蚀和控制是实现该热管理技术应用的关键工艺难点。因此,本文采用电感耦合等离子体（ICP）刻蚀技术,以氮化硅作为刻蚀掩膜,对纳米金刚石薄膜进行栅区微纳尺度刻蚀工艺研究,系统分析了刻蚀气体、组分占比、射频功率等工艺参数对刻蚀速率的影响。结果表明,ICP源功率与氧气流量对刻蚀速率有增强作用,Ar与CF₄的加入对刻蚀过程具有调控作用。最终提出了基于等离子体刻蚀技术的高精度微纳尺度金刚石钝化薄膜刻蚀方法,对金刚石集成GaN器件热管理和金刚石高精度刻蚀技术具有重要的指导意义。     

硅深刻蚀中掩蔽层材料刻蚀选择比的研究

基于硅的高深宽比微细结构是先进微器件的关键结构之一,在其加工工艺中,具有高选择比的掩蔽层材料是该结构实现的重要保证.研究了在感应耦合等离子体刻蚀过程中射频功率和气体流量对不同材料刻蚀性能的影响,获得了在SF6等离子体中Si,SiO2,MgO以及Al等材料的刻蚀速率,同时获得了在该等离子体中Si相对SiO2,MgO以及Al的选择比.通过比较研究,得到了硅深刻蚀中最佳的掩蔽层材料及刻蚀工艺参数.     

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%。     

飞秒激光辅助化学刻蚀透明材料微孔加工研究进展

飞秒激光辅助化学刻蚀加工技术在高质量、高深径比、高可控性的微孔加工方面独具优势,为微孔的制备提供了新的途径和方法。在微全分析系统、光纤中的三维光流控系统、谐振器制造中具有很大的应用潜力。本文综述了近年来飞秒激光辅助化学刻蚀加工透明介质材料的研究进展,包括飞秒激光改性区对刻蚀速率影响、强酸强碱化学溶液对刻蚀效果的影响、化学刻蚀步骤工艺的优化、飞秒激光辅助化学刻蚀加工方法的应用等,总结了飞秒激光辅助化学刻蚀微通道、结构加工机理以及工艺等方面面临的挑战,并对今后的研究重点进行了展望。     

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。     

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。     

金刚石减反射微纳结构制备技术研究进展

高透过率的窗口材料是光电系统高精度和稳定性的重要保障。金刚石材料集优良的光学特性以及高热导率、低热膨胀系数等特性于一身，是性能优异的宽波段窗口材料。但金刚石在可见光及红外波段的高折射率限制了它的进一步应用，构筑减反射微纳结构抑制金刚石表面反射损耗是较为有效的方法之一。本文综述了近年来金刚石减反射微纳结构的研究进展，着重介绍了微纳结构的减反射机理以及激光加工和离子刻蚀两类加工方式的基本原理及工艺条件，总结了两种方式制备的表面微纳结构对金刚石透过率的影响，对比了各类制备技术的优缺点，并简单介绍了金刚石的应用前景，旨在为相关领域的研究人员提供技术参考。     

贵金属纳米颗粒催化刻蚀硅表面微纳结构现状北大核心

简述了目前一些贵金属纳米颗粒催化刻蚀Si表面微纳结构的研究工作,并叙述了催化刻蚀反应的主要过程。在系统介绍催化刻蚀化学反应机理的基础上,对催化刻蚀的阴极、阳极反应进行了细致的探讨。根据不同的阳极和阴极反应方程式,讨论了不同的中间产物以及不同中间产物在反应中的作用机理。然后介绍了贵金属纳米颗粒的物理法和化学法两种制备方法。结合目前国内外研究进展,讨论了贵金属纳米颗粒种类、尺寸以及溶液成分比例对硅表面微纳结构的影响。最后对贵金属纳米颗粒催化刻蚀硅表面微纳陷光结构的未来前景进行了展望。     

准分子激光直写二维图形加工

为了探索准分子激光脉冲直写加工的参数和工艺,建立准分子激光微加工系统和材料加工工艺,对二维加工过程中激光刻蚀效果与扫描速度和激光参数之间的关系进行了理论推导,分析表明最大扫描速度受激光光斑尺寸和重复频率的约束.以玻璃为实验靶材,在2.7×1mm2 范围内进行了二维图形刻蚀实验研究.结果显示,刻蚀对材料周围的热影响很小,刻蚀图形清洁而且清晰,通过控制扫描速度可以获得均匀的二维图形.     

RIE工艺参数对4H-SiC刻蚀速率和表面粗糙度的影响

基于4H-SiC材料的微机电系统(MEMS)器件(如压力传感器、微波功率半导体器件等)在制造过程中,需要利用干法刻蚀技术对4H-SiC材料进行微加工.增加刻蚀速率可以提高加工效率,但是调节刻蚀工艺参数在改变4H-SiC材料刻蚀速率的同时,也会对刻蚀表面粗糙度产生影响,进而影响器件的性能.为了提高SiC材料的刻蚀速率并降低刻蚀表面粗糙度,满足4H-SiC MEMS器件研制的需求,本文通过优化光刻工艺参数(曝光模式、曝光时间、显影时间)获得了良好的光刻图形形貌,改善了刻蚀掩模的剥离效果.实验中采用SF6和O2作为刻蚀气体,镍作为刻蚀掩模,分析了4H-SiC反应离子刻蚀工艺参数(刻蚀气体含量、腔体压强、射频功率)对4H-SiC刻蚀速率和表面粗糙度的影响.实验结果表明,通过优化干法刻蚀工艺参数可以获得原子级平整的刻蚀表面.当SF6的流量为330 mL/min,O2流量为30 mL/min,腔体压强为4 Pa,射频功率为300 W时,4H-SiC材料的刻蚀速率可达到292.3 nm/min,表面均方根粗糙度为0.56 nm.采用优化的刻蚀工艺参数可以实现4H-SiC材料的高速率、高表面质量加工.     

硅微透镜阵列的制备工艺

开发了一种和MEMS工艺兼容的基于硅微加工技术的简易硅微透镜阵列制造技术。利用光刻胶热熔法和等离子体刻蚀法相结合的方法,实现了在硅晶圆上制作不同尺寸的硅微透镜阵列的工艺过程。实验中,对透镜制作过程中的热熔工艺、刻蚀工艺进行了深入的研究。最终确定了最优的工艺参数,制备了孔径在20~90μm、表面质量高的硅微透镜阵列。     

InSb晶片湿法化学刻蚀研究

随着大格式InSb FPA器件发展,像元间距越来越小,芯片总面积不断增加,对像元加工精度和均匀性都提出了极高的要求,原有的湿法刻蚀已越来越难于满足工艺要求,主要体现在湿法横向刻蚀导致原本设计很小的像元面积进一步缩小,严重降低InSb FPA的填充因子.通过实验,介绍一种湿法刻蚀工艺,可以较好解决上述问题.     

基于聚焦离子束注入的微纳加工技术研究

提出了聚焦离子束注入（focused ion beam implantation,FIBI）和聚焦离子束XeF2气体辅助刻蚀（gas assisted etching,GAE）相结合的微纳加工技术。通过扫描电镜观察FIBI横截面研究了聚焦离子束加工参数与离子注入深度的关系。当镓离子剂量大于1.4×1017ion/cm2时,聚焦离子束注入层中观察到均匀分布、直径10～15nm的纳米颗粒层。以此作为XeF2气体反应的掩膜,利用聚焦离子束XeF2气体辅助刻蚀（FIB-GAE）技术实现了多种微纳米级结构和器件加工,如纳米光栅、纳米电极和微正弦结构等。结果表明该方法灵活高效,很有发展前途。     

磁头滑块的湿法与干法刻蚀实验研究

主要研究了计算机硬盘磁头滑块的微加工实验方法.首先以一种典型的磁头滑块结构为例,进行了掩模版的设计与制作;然后利用光刻、湿法刻蚀和干法刻蚀的工艺及设备,分别进行了该磁头滑块结构的湿法和干法刻蚀试验,给出了刻蚀参数及所加工的磁头照片;最后利用三维表面形貌仪.分别对湿法刻蚀和干法刻蚀的磁头结构进行了数据分析.结果表明,所提出的磁头滑块的微加工工艺及其刻蚀参数是合理的,且具有普遍性.     

基于激光加工的玻璃透镜阵列制备

为了实现蓝宝石微透镜阵列模板的可控制备,采用刻蚀辅助激光加工技术得到了形貌可控、排列均匀的密排步蓝宝石微凹透镜阵列模板,并结合高温浇铸转写技术实现了K9玻璃微凸透镜阵列的快速制备;基于蓝宝石和玻璃之间较大的热膨胀系数差,实现了蓝宝石和玻璃的有效分离.结果表明,所制备的玻璃透镜阵列具有较高的表面平滑度,表面粗糙度仅有2n...     

硅传感器反应离子刻蚀的观察

六十年代发展起来的微电子技术,已大大影响了人类社会的面貌,而由微电子技术与机械学相互交叉而诞生的微机械技术,正成为一项新的产业。微电子技术以硅的平面加工技术为主,其制造工艺一般在表面几十微米以内。而微机械的厚度(或深度)往往达到几百微米,因此,必须研究硅的深加工技术以适应微机械的需求。本文以制作一种以玻璃为衬底的单晶硅叉指电容式加速度传感器为目的,开展了离子刻蚀技术的研究[1]。硅的反应离子刻蚀是一个复杂的辉光放电等离子体物理一化学作用过程。该技术早期存在刻蚀速率低,不能获得高的深宽比,掩膜选择比不高等技术障…