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微纳制造技术:前沿科学的交叉与融合

时间:2023-08-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:微纳制造的发展可以追溯到20世纪50年代。当时为制造半导体集成电路开发了一整套芯片图形复制和转移的技术。目前的半导体集成电路加工工艺以深紫外光光刻技术为基础,下一代芯片制造将以极限紫外光刻技术为基础。相比之下,非传统的微纳制造技术在近些年得到了广泛的重视和发展。这一技术的不足之处是需要高温和高压,不利于图形的精确定位与套刻。

微纳制造技术:前沿科学的交叉与融合

微纳制造的发展可以追溯到20世纪50年代。当时为制造半导体集成电路开发了一整套芯片图形复制和转移的技术。随着社会经济的发展和社会需求的增加,半导体芯片技术特别是其核心工艺,即光学曝光和刻蚀技术也得到了不断地发展。目前的半导体集成电路加工工艺以深紫外光光刻(193纳米光源)技术为基础,下一代芯片制造将以极限紫外光刻技术(13纳米光源)为基础。除了极限紫外光刻技术以外,还曾发展了诸如X光光刻、电子或离子束投影光刻、微型电子束阵列光刻等高分辨率刻蚀技术。一般来说,这些技术由于设备及应用成本过高且工艺过于复杂,均不适合用于非半导体器件的生产。

相比之下,非传统的微纳制造技术在近些年得到了广泛的重视和发展。这些技术的特点是方法简单、制作成本低,应用面广。例如基于模压技术的纳米压印技术(nanoimprint lithography)在非半导体领域的应用已得到广泛的认可。 纳米压印是通过加温和加压将模板上的纳米图案复制到涂在基片上的聚合物薄膜层上,然后再对其进行刻蚀或剥离处理以得到所需的纳米结构。这一技术不仅复制分辨率和产额高、工艺简单,而且成本低,因此具有很强的竞争力和广阔的应用前景。这一技术的不足之处是需要高温和高压,不利于图形的精确定位与套刻。早些年,我们还提出了紫外光纳米压印技术:先在基片上旋涂一层流动性很好的感光聚合物材料,然后用透明的模板压印并用紫外光照射使感光材料凝固,退模后再用离子反应刻蚀或其他方法进行图案转移的后续加工。因为不需要高温和高压,这一方法的优点十分突出。 随后,我们又提出了紫外光软膜纳米压印技术,即用软光刻的方法复制具有一定弹性和易退模的聚甲基乙氧基硅烷(PDMS)结构作为压印软模,只需在很小的压力就可将这种软模上的图案转移到感光聚合物材料的涂层上,经紫外光固化和退模后便可得到所需的图案。与热压印相比,这种紫外光软膜纳米压印技术可更好的保证大面积纳米复制的均一性。(www.xing528.com)

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