基于同步辐射光刻的多层微纳结构制造

高分子材料，如甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate，PMMA），由于其价格相对低廉和容易加工，在集成电路和MEMS研究中受到广泛的关注．本文提出了一种基于PMMA基板的多层同步辐射光刻技术，用于制作微驱动器等有移动部件的设备．设计的多层结构包括140个单元的叉指平行电容器，每个电容器的间隔是2μm，最小尺寸是4μm，厚度是200μm，故深宽比达到50：1．该制造方法具有高深宽比、高产出率及成本低等优点．     

用X光光刻法制备亚波长抗反射结构

为了提高太阳电池的转换效果,降低反射光栅的偏振敏感性,开发了一种新的抗反射结构的微细加工技术.首先用X光光刻在PMMA光刻胶上得到相应的亚微米级的线宽图形,再利用显影技术获得了高深宽比的立体亚波长纳米结构,即抗反射结构.设计了适用于可见光波段的二维亚波长抗反射光栅,用X光光刻制作工艺在硅衬底上进行了实验制备.用此纳米加工技术获得了线宽为150 nm、高度约为450 nm(即深宽比为3.O)的PMMA减反射结构.同时还优化了曝光近接间隔、曝光剂量、显影时间等X光光刻参数.     

基于移动LIGA工艺的微针阵列的设计与制作

提出了一种聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）微针阵列的微细加工工艺,即移动X光光刻在光刻胶上得到与LIGA掩模板图形相似的曝光能量分布图,再利用显影技术获得了其断面形状与LIGA掩模板图形相似的PMMA微针阵列结构．为了解决空心微针阵列的加工问题,通过对准曝光实现空心孔的微细加工．用此纳米加工技术获得了高度为350～700μm、针锋尖锐度为1μm的PMMA的微针阵列．该阵列面积约为1cm^2,微针数约为900根,实验结果表明,利用这种新方法可以非常方便地加工出高质量的实心微针、空心微针和带流体沟道的分又微针等各种微针．该微针阵列可与微泵、微通道等集成为一体,实现无痛化注射或无痛化采血。     

基于X光光刻的亚波长光栅

描述了一种新的亚波长光栅的微细加工技术,即X光光刻得到相应的亚微米级的线宽图形,再利用显影技术获得了高深宽比的立体亚波长光栅．用此纳米加工技术获得了栅距为500nm、250nm、150nm,光栅高度为1900nm的特殊纳米光栅模具,开发了纳米无反射结构,并研制成功了亚波长光栅．该亚微米线宽微细加工技术可用于布拉格光栅、DVD读写头、无反射表面等需要亚微米结构的器件中．     

利用体块PZT制备膜片式压电微泵

利用锆钛酸铅(PZT)的逆压电效应,设计并制备了膜片式压电微泵。通过将电能转换为机械能,实现了液体的微流体控制。微泵由微驱动器与单向微阀两部分组成;微驱动器主要为液体流动提供驱动力,单向微阀则用于精确控制液体的流动方向。通过对PZT-Si膜片的位移量、位移形状的仿真分析,确定了微驱动器的设计尺寸,并估算其液体驱动性能。利用共晶键合工艺、研磨减薄工艺、硅深反应离子刻蚀工艺和准分子激光加工工艺等制备出了微驱动器和单向微阀。最后,设计了驱动测试实验,检测了微泵的液体驱动性能。测试结果表明:所制备的膜片式压电微泵驱动的谐振频率约为70kHz,能驱动微米量级的液体位移或运动。当微泵驱动电压为30Vp-p、频率为600Hz时,液体的驱动流速约为65μL/min。该微泵具有体积小,线性度好等特点。     

基于共晶键合与对准切割的压电材料微细加工

高硬度陶瓷材料的微加工一直是微细加工的难题。为了解决此难题,采用金膜为中间层的硅-锆钛酸铅(Si-PZT)共晶键合工艺和带进刀标记的PZT压电陶瓷的切割加工,制备出块状PZT微结构。实验结果表明,当金膜厚为1μm时,Si-PZT的共晶键合强度可达20 MPa以上。这个强度可为PZT材料的切割加工和应用提供有力保障。Si-PZT共晶键合与PZT的对准切割加工结合的方法可在微细领域加工PZT等超硬材料,为加工PZT微结构阵列提供一种新途径。     

基于同步辐射光刻工艺和电铸工艺的金属纳米光栅模具制备

随着微电子技术的发展,有必要研究在基板上制备高深宽比并拥有垂直侧壁的微纳结构。基于X射线可以制备高质量的纳米母光栅,利用精密纳米电铸技术从母光栅中复制出高质量的微纳金属光栅模具。研究了一种高深宽比的金属镍光栅模具的制备技术。基于同步辐射光刻技术,在硅基板上制备线宽分别为0.25,0.5,1μm,高2.0μm的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)光栅。利用精密电铸技术,得到线宽分别为0.25,0.5,1μm的金属镍纳米光栅模具,1μm的金属光栅深宽比达1.5。为了获得高质量的PMMA纳米光栅母模,使用了粘接剂,克服了光栅倒伏的缺陷,优化曝光参数,消除了结构底部出现的多余的小三角形结构。     

基于微细加工技术的高精度荧光检测生物芯片北大核心

荧光检测生物芯片在生命科学研究及诸多相关领域已经得到了广泛应用。利用荧光修饰核酸探针可以在液相态中检测到c-fos mRNA致癌基因信息或病毒性核糖核酸(RNA)。通过微细加工技术分别制造了变深度微沟道和变宽度微沟道,目的是找到微生物荧光检测芯片中的最佳检测宽度和深度,并对检测装置中光学滤波片进行了优化。芯片采用最优尺寸和装置采用优化过的荧光滤波片,不仅大幅缩短了检测时间,节省了荧光探针试剂,而且还提高了芯片荧光检测灵敏度。实验结果表明:当荧光检测系统的微沟道深度为500μm、宽度为200μm,并使用(480±15)nm的带通滤波片时,荧光修饰核酸探针的探测灵敏度从通常的20 fmol(即2×10-14 mol)减低到50 amol(即5×10-17 mol),提高了约400倍,大大提高了系统的检测精度。     

半导体压力传感器的开发动向

近几年来,随着具有微型传感器特征的硅IC 制造技术的迅速发展,以硅作衬底材料的扩散型压力传感器以及把传感器和信号处理回路制造在同一硅片上的集成化压力传感器的开发工作进行得非常活跃。单晶硅不仅是优良的 IC 衬底材料,而且也是机械器件的优良材料,这是因为它具有以     

应用X射线光刻的微针阵列及掩模板补偿

提出了一种聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微针的微细加工工艺,该工艺基于PCT技术,结合X射线以及光刻掩模制作三维微结构。通过移动LIGA掩模板曝光来加工微立体PMMA结构,其加工形状取决于X光光刻掩模板吸收体的形状。实验显示,最终的结构形状并非完全与掩模板上吸收体的形状一致。如果不对X光光刻掩模板的吸收体形状进行补偿,即会使被加工的微结构侧面变形,从而影响微针的性能。分析了微针阵列侧面变形的原因,认为这种变形是由于显影时间与曝光量之间的非线性关系导致结构形状与曝光量分布不完全一致造成的。利用PCT方法制作的PMMA微针其长度为100～750μm,直径为30～150μm,针尖的直径最小可达100nm。通过对LIGA掩模板上的吸收体图形进行适当的补偿,使吸收体图形从中空的双直角三角形变为中空的半椭圆图形,增强了带沟道的微注射针阵列的强度。