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微纳加工丨微纳压印中压电平台的应用

2022-02-17
在过去几十年的发展中,微纳加工技术促进了集成电路的迅速发展,实现了器件的高集成度,微纳加工技术是人类认识学习微观世界的工具,通过理解这一技术可以帮助我们更好认识微纳技术以及微纳技术支撑的现代高科技产业。
 微纳加工丨微纳压印中压电平台的应用
博研小编认为微纳加工技术与传统加工技术的主要区别在于利用该工艺形成的器件结构本身的尺寸在微纳量级。可以分为两大类 :一类是自上而下的加工方式,即复杂的微观结构由平面衬底表面逐层建造形成, 也可以理解为在已经存在材料的基础上进行特定加工实现微纳结构和器件。
 
目前发展较为成熟的微纳加工技术,如光刻、微纳压印、探针工艺等都属于此类加工技术。另一类是自下而上的加工方式,此方式依赖于分子自组装过程,可从分子水平出发构建微纳结构,此类加工方式是在无基本结构或材料存在的情况下通过分子增长获得图形。
 
微纳压印技术
 
目前微纳加工技术中应用最多的是平板加工工艺,平板加工工艺依赖于光刻技术。光刻技术指的是通过曝光和刻蚀将掩模板上的集成电路图形转移到晶圆上。目前曝光系统的极限分辨率为半波长。
 
而微纳压印技术是通过转移介质的物理变形而不是改变其化学特性来实现图形转移,其分辨率取决于掩模板的尺寸,压印过程中不受光波波长、物镜数值孔径等因素的限制,有望突破传统光刻工艺的分辨率极限。
 
微纳压印基本流程:
 
微纳压印技术基本思想是通过转移介质将掩模板上的图形转移到基板上,转移介质多使用聚合物薄膜 (如PMMA 、PDMS 等)。微纳压印工艺包括图形复制和图形转移两大步骤,掩模板在压力的作用下压进转移介质,经一段时间后转移介质将微纳腔穴充分填充,随之释放压力进行固化脱模,即可在基板上形成辅助转移图形。
 
在图形复制过程结束之后,首先需要采用各向异性刻蚀或者反应离子刻蚀 (RIE)等方法去除掉基板上的抗蚀剂残余层, 然后开始图形转移过程。转移图形可以通过刻蚀或者剥离 (淀积、溶脱 )方法获得。
 
在刻蚀过程中,基板上抗蚀剂材料的图形结构被当作掩蔽层,然后采用各向异性刻蚀等方法对基板进行刻蚀,这样就将图形转移到基板上。剥离由淀积和溶脱两个步骤组成,先在抗蚀剂的表面镀上一层金属薄膜,然后用有机溶剂将抗蚀剂和其表面的金属薄膜溶解掉,基板剩余的金属薄膜形成了与掩模板上图形一样的微结构,即获得转移图形。
由于微纳压印技术采用的是1:1比例的掩模板进行图形的转移,无需考虑分辨率受限的问题。

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