微納光電子練習(xí)題

-.z.簡(jiǎn)答題：1.套準(zhǔn)精度的定義,套準(zhǔn)容差的定義。大約關(guān)鍵尺寸的多少是套準(zhǔn)容差.套準(zhǔn)精度是測(cè)量對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)把幅員套準(zhǔn)到硅片上圖形的能力。套準(zhǔn)容差描述要形成圖形層和前層的最大相對(duì)位移。一般，套準(zhǔn)容差大約是關(guān)鍵尺寸的三分之一。2.亞波長構(gòu)造的光學(xué)特性。亞波長構(gòu)造的光學(xué)特性：--光波通過亞波長構(gòu)造時(shí)，光的衍射消失，僅產(chǎn)生零級(jí)反射和透射，等效為薄膜，可用于抗反射元件和雙折射元件；--采用空間連續(xù)變化的亞波長構(gòu)造可獲得偏振面的衍射，形成新型偏振器件；--外表等離子波亞波長光學(xué)利用外表等離子體波共振〔SPR〕原理：波導(dǎo)，小孔增強(qiáng)，局域增強(qiáng)等4.微電子的開展的摩爾定律是什么"何謂后摩爾定律？集成電路芯片的集成度每三年提高4倍，而加工特征尺寸縮小倍，這就是摩爾定律5.單晶、多晶和非晶的特點(diǎn)各是什么？單晶：幾乎所有的原子都占據(jù)著安排良好的規(guī)則的位置，即晶格位置；——有源器件的襯底非晶：如SiO2,原子不具有長程有序，其中的化學(xué)鍵，鍵長和方向在一定的范圍內(nèi)變化；多晶：是彼此間隨機(jī)取向的小單晶的聚集體，在工藝過程中，小單晶的晶胞大小和取向會(huì)時(shí)常發(fā)生變化，有時(shí)在電路工作期間也發(fā)生變化。6.半導(dǎo)體是導(dǎo)電能力介于___導(dǎo)體_____和___絕緣體_____之間的物質(zhì)；當(dāng)受外界光和熱作用時(shí)，半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力___明顯變化______;_______往純潔的半導(dǎo)體中摻入*些雜質(zhì)_______可以使半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力發(fā)生數(shù)量級(jí)的變化。7.在光滑的金屬和空氣界面，為什么不能激發(fā)外表等離子體波？對(duì)于光滑的金屬外表，因?yàn)橥獗淼入x子體波的波矢大于光波的波矢，所以不能激發(fā)外表等離子體波。8.磁控濺射鍍膜工藝中，加磁場(chǎng)的主要目的是什么？將電子約束在靶材料外表附近，延長其在等離子體中運(yùn)動(dòng)的軌跡，提高與氣體分子碰撞和電離的幾率9.諧衍射光學(xué)元件的優(yōu)點(diǎn)是什么？高衍射效率、優(yōu)良的色散功能、減小微細(xì)加工的難度、獨(dú)特的光學(xué)功能10.描述曝光波長與圖像分辨率的關(guān)系，提高圖像分辨率，有哪些方法？K1isthesystemconstant工藝因子：0.6～0.8NA=2ro/D,數(shù)值孔徑改良分辨率的方法增加NA減小波長減小K111.什么是等離子體去膠，去膠機(jī)的目的是什么？氧氣在強(qiáng)電場(chǎng)作用下電離產(chǎn)生的活性氧，使光刻膠氧化而成為可揮發(fā)的CO2、H2O

及其他氣體而被帶走；目的是去除光刻后殘留的聚合物12.硅槽干法刻蝕過程中側(cè)壁是如何被保護(hù)而不被橫向刻蝕的？通過控制F/C的比例，形成聚合物，在側(cè)壁上生成抗腐蝕膜13.折衍混合光學(xué)的特點(diǎn)是什么？折衍混雜的光學(xué)系統(tǒng)能突破傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)的許多局限，在改善系統(tǒng)成像質(zhì)量減小系統(tǒng)體積和質(zhì)量等諸多方面表現(xiàn)出傳統(tǒng)光學(xué)不可比較的優(yōu)勢(shì)14.刻蝕工藝有哪兩種類型？簡(jiǎn)單描述各類刻蝕工藝。干法刻蝕：在氣態(tài)等離子體中，通過發(fā)生物理或化學(xué)作用進(jìn)展刻蝕濕法刻蝕：采用液體腐蝕劑，通過溶液和薄膜間得化學(xué)反響就能夠?qū)⒈┞兜貌牧细g掉15.微納構(gòu)造光學(xué)涉及三個(gè)理論領(lǐng)域，其中標(biāo)量衍射理論適用于設(shè)計(jì)___d>=10λ___的微納光學(xué)器件；矢量衍射理論適用于設(shè)計(jì)___d～λ__的微納光學(xué)器件；等效介質(zhì)折射理論適用于設(shè)計(jì)__d<=λ/10__的微納光學(xué)器件。16．在紫外光刻中，正性光刻膠曝光后顯影時(shí)將被__溶解___，負(fù)性光刻膠曝光后顯影時(shí)將被__保存下來__.17.光刻中，g線波長是指_436_nm,i線是指_365_nm。18．干法刻蝕中的負(fù)載效應(yīng)是指__刻蝕速率和刻蝕面積成反比_.19.連續(xù)面形浮雕構(gòu)造的制作方法有：______基于灰階掩膜的投影法和采用電子束或激光束的束能直寫法__.20．在下列圖中畫出曝光后剩余的圖形。并指出曝光中駐波效應(yīng)產(chǎn)生的原因和解決方法。正性光刻膠曝光顯影時(shí)將被溶解，負(fù)性光刻膠曝光后顯影時(shí)將被保存下來在光刻膠曝光的過程中，透射光與反射光〔在基底或者外表〕之間會(huì)發(fā)生干預(yù)。這種一樣頻率的光波之間的干預(yù)，在光刻膠的曝光區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)相長相消的條紋。光刻膠在顯影后，在側(cè)壁會(huì)產(chǎn)生波浪狀的不平整。解決方案：a、在光刻膠內(nèi)參加染色劑，降低干預(yù)現(xiàn)象；b、在光刻膠的上下外表增加抗反射涂層；c、后烘和硬烘。21．何謂外表等離子體波，激發(fā)外表等離子體波有哪幾種方法？為什么說外表等離子體光學(xué)可以突破衍射極限？〔1〕等離子體中粒子的各種集體運(yùn)動(dòng)模式〔2〕棱鏡耦合波導(dǎo)構(gòu)造衍射光柵構(gòu)造強(qiáng)聚焦光束近場(chǎng)激發(fā)〔3〕垂直方向的傳播是倏逝場(chǎng)22.為什么鍍膜時(shí)鍍膜室內(nèi)要具有一定的真空度？在真空條件下成膜可減少蒸發(fā)材料的原子、分子在飛向基板過程中與分子的碰撞，減少氣體中的活性分子和蒸發(fā)源材料間的化學(xué)反響〔如氧化等〕，以及減少成膜過程中氣體分子進(jìn)入薄膜中成為雜質(zhì)的量，從而提供膜層的致密度、純度、沉積速率和與基板的附著力。23.何為反響濺射鍍膜？在濺射鍍膜時(shí)，引入*些活性反響氣體來改變或控制淀積特性，從而對(duì)薄膜的成分和性質(zhì)進(jìn)展控制24.制備連續(xù)浮雕面型構(gòu)造有哪些方法？基于灰階掩膜的投影法采用電子束或激光束的束能直寫法25.從微納構(gòu)造的光學(xué)原理出發(fā)解釋孔雀的羽毛為什么會(huì)呈現(xiàn)不同的顏色。26.簡(jiǎn)述采用BOSCH工藝制作高深寬比構(gòu)造的技術(shù)原理。二、論述題：1.以圖解形式描述二元光學(xué)原理，并以八臺(tái)階為例簡(jiǎn)述器件的主要制作步驟。上圖為八相位微透鏡陣列制作原理圖。制作工藝：先將基片清洗干凈并吹干，在特定的位置涂覆光刻膠，將勻膠之后的基片進(jìn)展曝光，之后再進(jìn)展顯影，反復(fù)屢次就可以得到所需的透鏡陣列。2.論述折衍混合光學(xué)元件的消色差和消熱差原理。消色差原理：衍射光學(xué)元件〔DOE〕具有負(fù)等效Abbe常數(shù)的特性，與折射光學(xué)元件相反，因此折衍混合可以消除色差。只需滿足消色差方程即可：消熱差原理：對(duì)于折射光學(xué)系統(tǒng)，溫度升高，折射率變小，光學(xué)系統(tǒng)光焦度變小，焦距變長，溫度降低，焦距變?。谎苌涔鈱W(xué)外表微構(gòu)造對(duì)溫度不敏感，且具有負(fù)熱差特性，與折射光學(xué)組成折衍混合光學(xué)可消熱差。3.何謂光子晶體？介紹光子晶體特點(diǎn)和應(yīng)用。①具有不同介電常數(shù)的介質(zhì)材料隨空間呈周期性的變化時(shí)，在其中傳播的光波的色散曲線將成帶狀構(gòu)造，當(dāng)這種空間有序排列的周期可與光的波長相比位于同一量級(jí)，而折射率的變化反差較大時(shí)帶與帶之間有可能會(huì)出現(xiàn)類似于半導(dǎo)體禁帶的"光子禁帶〞(photonic

band

gap)

，這種光子禁帶材料就是光子晶體，是一種新型的人工構(gòu)造功能材料，通過設(shè)計(jì)可以人為調(diào)控經(jīng)典波的傳輸。特點(diǎn)②光子帶隙：在一定頻率范圍內(nèi)的光子在光子晶體內(nèi)的*些方向上是嚴(yán)格制止傳播的光子局域：在光子晶體中引入雜質(zhì)和缺陷時(shí)，與缺陷態(tài)頻率符合的光子會(huì)被局限在缺陷位置，而不能向空間傳播③光子晶體反射器件，偏振片，發(fā)光二極管，濾波器，光纖，非線性開關(guān)和放大器，激光器4．試述相移掩膜方法提高光刻分辨率的原理。示意圖：增加一層相移層能夠使相鄰掩膜移相180°從而實(shí)現(xiàn)相移掩膜。5.深硅干法刻蝕過程中形成高深寬比的方法。對(duì)于高深寬比窗口，化學(xué)刻蝕劑難以進(jìn)入，反響生產(chǎn)物難以出來。解決方法：將等離子體定向推進(jìn)到高深寬比窗口，離子方向性垂直外表。高密度等離子體。6.試述數(shù)字微鏡器件〔DMD〕的構(gòu)造和工作原理。DMD是二維可控微反射鏡陣列。微鏡單元用Si做基底，利用大規(guī)模集成電路技術(shù)在硅片上制出RAM，每一個(gè)存儲(chǔ)器上有2條尋址電位，2條連接電極，2個(gè)支撐桿上通過扭臂鏈控制一個(gè)微型反射鏡形成一個(gè)蹺蹺板的結(jié)果。DMD每個(gè)像素都是一個(gè)可以繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的微鏡，微鏡位置不同，反射光的反射角就不同。微鏡的作用就相當(dāng)于一個(gè)光開關(guān)。7.試述微測(cè)輻射熱計(jì)器件采用熱隔離構(gòu)造的原因?！?〕機(jī)械支撐方面，支撐微輻射熱計(jì)器件的敏感探測(cè)元件?！?〕作為電子學(xué)通道，將熱成像電子信號(hào)傳遞并讀出?！?〕熱量傳導(dǎo)時(shí)，是熱量損失的重要通道。8.畫圖解釋剝離〔Lift-off〕工藝。9.電子束蒸發(fā)鍍膜的優(yōu)缺點(diǎn)。10.設(shè)計(jì)采用兩種不同工藝制備周期為500nm，占空比為50%的金屬一維光柵的工藝方法。11.論述微透鏡陣列光學(xué)掃描器的原理。12.論述微納構(gòu)造等效介質(zhì)模型的主要內(nèi)容。三、分析計(jì)算題：1．采用解析法設(shè)計(jì)一個(gè)主焦距長度為1mm,通光口徑為0.3mm的硅菲涅爾衍射微透鏡,采用4臺(tái)階量化方案，并給出掩膜版設(shè)計(jì)參數(shù)。設(shè)計(jì)波長為4μm，硅的折射率為3.42,設(shè)成像空間折射率n=1。2．制作一個(gè)如下列圖的開孔構(gòu)造，開孔口的寬度為10μm。假設(shè)采用<100>晶向的硅晶圓片，各向異性腐蝕方法制作。試決定硅晶圓片反面的窗口尺寸w.3．利用熱熔技術(shù)制作一個(gè)口徑為60微米,空氣中焦距為200微米的膠微透鏡，假設(shè)膠體材料的加熱后的體積收縮率為5%，而口徑?jīng)]有改變，膠體熱熔后材料折射率為n=1.4。試設(shè)計(jì)熱熔前膠體的尺寸〔直徑和厚度〕。4.如下列圖，將折射率為3.5的無損耗電介質(zhì)用作為法布里-珀羅干預(yù)儀，〔1〕計(jì)算自由譜范圍〔軸向橫間隔〕和干預(yù)儀的帶寬。〔2〕如果環(huán)境介質(zhì)替換成折射率n>1的介