微納加工技術指尺度為亞毫米、微米和納米量級元件以及由這些元件構成的部件或系統的優化設計、加工、組裝、系統集成與應用技術。微納加工按技術分類,主要分為平面工藝、探針工藝、模型工藝。主要介紹微納加工的平面工藝,平面工藝主要可分為薄膜工藝、圖形化工藝(光刻)、刻蝕工藝。光刻是微納加工技術中較關鍵的工藝步驟,光刻的工藝水平決定產品的制程水平和性能水平。光刻的原理是在基底表面覆蓋一層具有高度光敏感性光刻膠,再用光線(一般是紫外光、深紫外光、極紫外光)透過光刻板照射在基底表面,被光線照射到的光刻膠會發生反應。此后用顯影液洗去被照射/未被照射的光刻膠,就實現了圖形從光刻板到基底的轉移。微納加工包括光刻、磁控濺射、電子束蒸鍍、濕法腐蝕、干法腐蝕、表面形貌測量等。四川光電器件微納加工工廠
微納加工工藝基本分為表面加工體加工兩大塊,基本流程如下:表面加工基本流程如下:首先:沉積系繩層材料;第二步:光刻定義系繩層圖形;第三步:刻蝕完成系繩層圖形轉移;第四步:沉積結構材料;第五步:光刻定義結構層圖形;第六步:刻蝕完成結構層圖形轉移;第七步:釋放去除系繩層,保留結構層,完成微結構制作;體加工基本流程如下:首先:沉積保護層材料;第二步:光刻定義保護圖形;第三步:刻蝕完成保護層圖形轉移;第四步:腐蝕硅襯底,在制作三維立體腔結構;第五步:去除保護層材料。廣東MEMS微納加工外協高精度的微細結構可以通過電子束直寫或激光直寫制作。
無論是大批量還是小規模生產定制產品,都需要開發新一代的模塊化、知識密集的、可升級的和可快速配置的生產系統。而這將用到那些新近涌現出來的微納技術研究成果以及新的工業生產理論體系。給出了微納制造系統與平臺的發展前景。未來幾年微納制造系統和平臺的發展前景包括以下幾個方面:(1)微納制造系統的設計、建模和仿真;(2)智能的、可升級的和適應性強的微納制造系統(工藝、設備和工具集成);(3)新型靈活的、模塊化的和網絡化的系統結構,以構筑基于制造的知識。
在微電子與光電子集成中,薄膜的形成方法主要有兩大類,及沉積和外延生長。沉積技術分為物理沉積、化學沉積和混合方法沉積。蒸發沉積(熱蒸發、電子束蒸發)和濺射沉積是典型的物理方法;化學氣相沉積是典型的化學方法;等離子體增強化學氣相沉積是物理與化學方法相結合的混合方法。薄膜沉積過程,通常生成的是非晶膜和多晶膜,沉積部位和晶態結構都是隨機的,而沒有固定的晶態結構。外延生長實質上是材料科學的薄膜加工方法,其含義是:在一個單晶的襯底上,定向地生長出與基底晶態結構相同或相似的晶態薄層。其他薄膜成膜方法,如電化學沉積、脈沖激光沉積法、溶膠凝膠法、自組裝法等,也都普遍用于微納制作工藝中。在微納加工過程中,蒸發沉積和濺射沉積是典型的物理方法,主要用于沉積金屬單質薄膜、合金薄膜、化合物等。
21世紀,人們仍會不斷追求條件更好且可負擔的醫療保健服務、更高的生活品質和質量更好的日用消費品,并竭力應對由能源成本上漲和資源枯竭所帶來的風險等“巨大挑戰”。它們也是采用創新體系的商品擴大市場的推動力。微納制造技術過去和現在一直都被認為在解決上述挑戰方面大有用武之地。環境——采用更少的能源與原材料。從短期來看,微納制造技術不會對環境和能源成本產生重大的影響。受到當前加工技術的限制,這些技術在早期的發展階段往往會有較高的能源成本。與此同時,微納制造一旦成熟,將會消耗更少的能源與資源,就此而言,微納制造無疑是一項令人振奮的技術。例如,與去除邊角料獲得較終產品不同的是,微納制造采用的積層法將會使得廢料更少。隨著創新型納米制造技術的發展,現在對化石燃料的依存度已經開始下降了,二氧化碳的排放也隨之降低,大氣中氮氧化物和硫氧化物的濃度也減少了。微納加工設備主要有:光刻、刻蝕、成膜、離子注入、晶圓鍵合等。黑龍江功率器件微納加工價格
微納制造的加工材料多種多樣。四川光電器件微納加工工廠
在微納加工過程中,薄膜的形成方法主要為物理沉積、化學沉積和混合方法沉積。蒸發沉積(熱蒸發、電子束蒸發)和濺射沉積是典型的物理方法,主要用于沉積金屬單質薄膜、合金薄膜、化合物等。熱蒸發是在高真空下,利用電阻加熱至材料的熔化溫度,使其蒸發至基底表面形成薄膜,而電子束蒸發為使用電子束加熱;磁控濺射在高真空,在電場的作用下,Ar氣被電離為Ar離子高能量轟擊靶材,使靶材發生濺射并沉積于基底;磁控濺射方法沉積的薄膜純度高、致密性好,熱蒸發主要用于沉積低熔點金屬薄膜或者厚膜;化學氣相沉積(CVD)是典型的化學方法而等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)是物理與化學相結合的混合方法,CVD和PECVD主要用于生長氮化硅、氧化硅等介質膜。四川光電器件微納加工工廠