陕西微纳加工应用

Mems加工工艺和微纳加工大体上都是一样的，只是表述不一样而已，MEMS即是微机械电子系统，大多时候等同于微纳系统是根据产品需要，在各类衬底（硅衬底，玻璃衬底，石英衬底，蓝宝石衬底等等）制作微米级微型结构的加工工艺。微纳传感器加工工艺制作的微型结构主要是作为各类传感器和执行器等，其中更加器件原理需要而制作的可动结构（齿轮，悬臂梁，空腔，桥结构等等）以及各种功能材料，本质上是将环境中的各种特征参数（温度，压力，气体，流量等等）变化通过微型结构转化为各种电信号（电压，电阻，电流等等）的差异，以实现小型化高灵敏的传感器和执行器。微型加工技术的表面特性和工艺生产率是微纳技术人员的主要关注点。陕西微纳加工应用

微纳加工技术的特点：（1）微电子化：采用MEMS工艺，可以把不同功能、不同敏感方向或致动方向的多个传感器或执行器集成于一体，或形成微传感阵列、微执行器阵列甚至把多种功能的器件集成在一起，形成复杂的微系统。微传感器、微执行器和微电子器件的集成可制造出可靠性、稳定性比较高的微电子机械系统。（2）MEMS技术适合批量生产：用硅微加工工艺在同一硅片上同时可制造出成百上千微型机电装置或完整的MEMS，批量生产可较大降低生产成本。（3）多学科交叉：MEMS涉及电子、机械、材料、制造、信息与自动控制、物理、化学和生物等多学科，并集约当今科学发展的许多成果。陕西微纳加工应用微纳加工技术具有高精度、科技含量高、产品附加值高等特点。

目前微纳制造领域较常用的一种微细加工技术是LIGA。这项技术由于可加工尺寸小、精度高，适合加工半导体材料，因而在半导体产业中得到普遍的应用，其较基础的中心技术是光刻，即曝光和刻蚀工艺。随着LIGA技术的发展，人们开发出了比较多种不同的曝光、刻蚀工艺，以满足不同精度尺寸、生产效率等的需求。LIGA技术经过多年的发展，工艺已经相当成熟，但是这项技术的基本原理决定了它必然会存在的一些缺陷，比如工艺过程复杂、制备环境要求高（比如需要净化间等）、设备投入大、生产成本高等。

飞秒激光微纳加工类型飞秒激光微纳加工的类型可以分为激光烧蚀微加工以及双光子聚合加工。激光烧蚀微加工利用其本身独特的性质使材料瞬间蒸发，而不经历熔化过程，具有优良的加工特性。双光子聚合加工三维微纳结构时利用飞秒激光聚焦点上发生的双光子吸收效应，获得比衍射极限还要小的光响应，可以在多种材料上进行微纳米尺度的加工。对波长特定的激光来说，材料可分为吸收材料和透明材料。飞秒激光对于这些材料的作用机理都不相同。由于自由电子大量存在的缘故，金属具有良好的导热性和导电性。透明材料原本不会吸收这一波段，但是由于飞秒激光可以产生极高的光强，它使材料实现对激光的非线性吸收。目前微纳制造领域较常用的一种微细加工技术是LIGA。

    微纳加工中蒸镀的物理过程包括：沉积材料蒸发或升华为气态粒子→气态粒子快速从蒸发源向基片表面输送→气态粒子附着在基片表面形核、长大成固体薄膜→薄膜原子重构或产生化学键合。将衬底放入真空室内，以电阻、电子束、激光等方法加热膜料，使膜料蒸发或升华，气化为具有一定能量（～eV）的粒子（原子、分子或原子团）。气态粒子以基本无碰撞的直线运动飞速传送至衬底，到达衬底表面的粒子一部分被反射，另一部分吸附在衬底上并发生表面扩散，沉积原子之间产生二维碰撞，形成簇团，有的可能在表面短时停留后又蒸发。粒子簇团不断地与扩散粒子相碰撞，或吸附单粒子，或放出单粒子。此过程反复进行，当聚集的粒子数超过某一临界值时就变为稳定的核，再继续吸附扩散粒子而逐步长大，终通过相邻稳定核的接触、合并，形成连续薄膜。膜方法简单、薄膜纯度和致密性高、膜结构和性能独特等优点。所谓溅射镀膜是指在真空室中，利用荷能粒子（如正离子）轰击靶材，使靶材表面原子或原子团逸出，逸出的原子在工件的表面形成与靶材成分相同的薄膜，这种制备薄膜的方法称为溅射镀膜。目前，溅射法主要用于形成金属或合金薄膜，特别是用于制作电子元件的电极和玻璃表面红外线反射薄膜。 微纳加工包括光刻、磁控溅射、电子束蒸镀、湿法腐蚀、干法腐蚀、表面形貌测量等。陕西微纳加工应用

在我国，微纳制造技术同样是重点发展方向之一。陕西微纳加工应用

    微纳加工大致可以分为“自上而下”和“自下而上”两类。“自上而下”是从宏观对象出发，以光刻工艺为基础，对材料或原料进行加工，小结果尺寸和精度通常由光刻或刻蚀环节的分辨力决定。“自下而上”技术则是从微观世界出发，通过控制原子、分子和其他纳米对象的相互作用力将各种单元构建在一起，形成微纳结构与器件。基于光刻工艺的微纳加工技术主要包含以下过程：掩模（mask）制备、图形形成及转移（涂胶、曝光、显影）、薄膜沉积、刻蚀、外延生长、氧化和掺杂等。在基片表面涂覆一层某种光敏介质的薄膜（抗蚀胶），曝光系统把掩模板的图形投射在（抗蚀胶）薄膜上，光（光子）的曝光过程是通过光化学作用使抗蚀胶发生光化学作用，形成微细图形的潜像，再通过显影过程使剩余的抗蚀胶层转变成具有微细图形的窗口，后续基于抗蚀胶图案进行镀膜、刻蚀等可进一步制作所需微纳结构或器件。 陕西微纳加工应用

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