微納米加工技術課件

微納米加工技術教師：董瑛、張旻助教：連祥威微納米加工技術教師：董瑛、張旻上課安排上課安排上課安排上課安排答疑與考核答疑時間：周四下午2:00-5:00地點：J203A聯(lián)系方式：dongy@26032505核平時作業(yè)80%論述題資料調研文獻閱讀實驗報告課程論文20%答疑與考核答疑概論2014.9.25概論2014.9.25Why-為什么學?What-學什么?How-怎么學?Why-為什么學?微納米加工技術的應用微納米加工技術的應用微納米加工技術的應用微電子技術：現(xiàn)代高科技產(chǎn)業(yè)的主要支柱，3C微處理器、存儲器、邏輯器件、模擬器件光電子技術：與微電子技術構成信息產(chǎn)業(yè)的兩大支柱光電子器件、光子晶體、微光學元件微系統(tǒng)技術MEMS、MOEMS、Microfluidics、Biochip/Lab-on-Chip高密度磁存儲技術-計算機硬盤產(chǎn)業(yè)磁記錄介質、磁盤讀寫頭納米技術納米材料、納米器件（納米電子器件、NEMS）微納米加工技術的應用微電子技術：現(xiàn)代高科技產(chǎn)業(yè)的主要支柱，3學習微納米加工技術的意義由微納米加工技術制造的產(chǎn)品已構成現(xiàn)代高科技產(chǎn)業(yè)的基礎功能結構的微型化，帶來材料和能源的節(jié)省，實現(xiàn)多功能的高度集成和生產(chǎn)成本的大大降低我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。微納米加工技術水平落后，急需培養(yǎng)這方面的人才學習微納米加工技術的意義由微納米加工技術制造的產(chǎn)品已構成現(xiàn)代Why-為什么學?What-學什么?How-怎么學?Why-為什么學?超大規(guī)模集成電路Moore'sLaw:Thenumberoftransistorsthatcanbefabricatedonaverylarge-scaleintegrated(VLSI)chipdoubleseverytwoyears摩爾定律：單位芯片的晶體管數(shù)目每18個月翻一番超大規(guī)模集成電路Moore'sLaw:Thenumbe超大規(guī)模集成電路制膜光刻摻雜刻蝕封裝半導體平面工藝制膜：蒸發(fā)、濺射、化學氣相淀積、分子束外延摻雜：擴散、離子注入光刻：可見光、深紫外、極紫外、非光學曝光刻蝕：濕法化學腐蝕、干法刻蝕封裝：單片封裝、三維集成超大規(guī)模集成電路制膜光刻摻雜刻蝕封裝半導體平面工藝光電子器件固態(tài)激光器發(fā)光器件光電轉換器件顯示器件圖像傳感器光纖通信器件有源器件無源器件光電子器件固態(tài)激光器發(fā)光器件光電子器件超大面積平板顯示器玻璃襯底，TFT,ITO,Filter集成電路工藝（制膜、光刻、刻蝕）納米壓印噴墨打印柔性顯示器塑料襯底噴墨打印模版印刷滾筒印刷模式光電子器件超大面積平板顯示器光子晶體一維光子晶體折射率交替變化的多層膜薄膜沉積技術二維光子晶體周期性分布的深孔或立柱光刻+刻蝕干涉曝光、納米球陣列，表面納米粒子自組裝、聚焦離子束濺射三維光子晶體納米粒子自組裝、嵌段共聚物自組裝光子晶體一維光子晶體微光學元件浮雕結構連續(xù)表面-折射透鏡階梯表面-衍射透鏡連續(xù)表面-灰度曝光灰度掩模光學曝光、電子束或激光束直接曝光階梯表面-多次套刻曝光厚膠曝光塑料模壓-低成本大量復制微光學元件浮雕結構計算機硬盤磁記錄介質（磁盤）連續(xù)磁存儲單元：磁疇尺寸，熱漂移導致的紀錄信息損失分立磁存儲單元硬盤讀寫頭（磁頭）橫向紀錄最大密度110Gb/in2垂直紀錄最大密度410Gb/in2(Seagate2006)計算機硬盤磁記錄介質（磁盤）橫向紀錄最大密度110Gb/in計算機硬盤磁記錄介質（磁盤）連續(xù)磁存儲單元：薄膜沉積分立磁存儲單元：平面工藝，納米壓印，納米粒子自組裝硬盤讀寫頭（磁頭）磁芯+線圈多層膜沉積光刻整體光學曝光聚焦離子束刻蝕修整磁感應部分高分辨率高深寬比計算機硬盤磁記錄介質（磁盤）微機電系統(tǒng)MUMPs工藝multi-userMEMSprocesses微機電系統(tǒng)MUMPs工藝微機電系統(tǒng)MEMSSUMMiT工藝SandiaUltraplannarMultilevelMEMSTechnology微機電系統(tǒng)MEMSSUMMiT工藝微機電系統(tǒng)

SOI-MUMPSSOI工藝的優(yōu)勢：1，減少了工藝步驟2，單晶硅具有優(yōu)良的機械性能3，避免了高溫工藝，可實現(xiàn)與CMOS集成電路的集成微機電系統(tǒng)

SOI-MUMPSSOI工藝的優(yōu)勢：生物芯片分析儀器微型化可同時進行大量實驗實驗自動化程度提高制劑消耗量大大減少樣品微量化使分析或反應時間大大縮短成本大大降低，disposable芯片生物芯片分析儀器微型化生物芯片微點陣芯片大量規(guī)則排列的點陣噴墨打印技術微流體芯片微流體通道硅、玻璃、石英：光刻、刻蝕、鍵合塑料：壓印、澆鑄、激光剝蝕micrototalanalysissystemuTAS全微分析系統(tǒng)：微流體通道+驅動檢測（微泵、微閥、加熱器、傳感器等）生物芯片微點陣芯片micrototalanalysis納米技術納米技術納米材料納米器件實現(xiàn)途徑top-downbottom-up納米技術是制作和應用具有納米量級的功能結構的技術這些功能結構至少在一個方向的幾何尺寸小于100nm納米技術納米技術納米技術是制作和應用具有納米量級的功能結構的微米納米加工技術的分類按應用集成電路工藝、磁盤工藝、MEMS工藝、生物芯片工藝按尺度微米加工：大于100nm納米加工：小于100nm按特點平面加工技術：薄膜沉積、光刻、刻蝕、材料改性探針加工技術：固態(tài)探針、高能粒子束探針模型復制技術：納米壓印、模壓、模鑄微米納米加工技術的分類按應用Why-為什么學?What-學什么?How-怎么學?Why-為什么學?本課程學習方法重點學習各種加工技術的原理與實施過程，不深入探討技術背后的理論，不涉及數(shù)學分析著重介紹具體的工藝方法，通過實例說明每種加工技術的特點介紹典型設備與系統(tǒng)珍惜實驗機會本課程學習方法重點學習各種加工技術的原理與實施過程，