微纳加工技术指尺度为亚毫米、微米和纳米量级元件以及由这些元件构成的部件或系统的优化设计、加工、组装、系统集成与应用技术,涉及领域广、多学科交叉融合,其较主要的发展方向是微纳器件与系统(MEMS)。微纳器件与系统是在集成电路制作上发展的系列**技术,研制微型传感器、微型执行器等器件和系统,具有微型化、批量化、成本低的鲜明特点,微纳加工技术对现代的生活、生产产生了巨大的促进作用,并催生了一批新兴产业。在Si片上形成具有垂直侧壁的高深宽比沟槽结构是制备先进MEMS器件的关键工艺,其各向异性刻蚀要求非常严格。高深宽比的干法刻蚀技术以其刻蚀速率快、各向异性较强、污染少等优点脱颖而出,成为MEMS器件加工的关键技术之一。在硅材料刻蚀当中,硅针的刻蚀需要用到各向同性刻蚀,硅柱的刻蚀需要用到各项异性刻蚀。山西真空镀膜微纳加工工艺
微纳制造的加工材料多种多样,相对金属材料与硅和玻璃等无机材料而言,聚合物基材廉价易得且具有更好的生物兼容性、电绝缘隔离性、热隔离性等性能。近年来,基于聚合物的微加工制造技术已成为微细加工中的又一研究热点。大量学者对基于聚合物的微加工技术如微注射成型技术、微铸造技术及微压印技术进行了深入的研究。由于聚合物材料提供了相当普遍的物理及化学性质,同时具有成本低及适用于大批量制造等众多优点,因而随着微纳米技术的不断发展,聚合物材料在光学、化学、生物及微机电领域中获得了越来越普遍的应用,不同微纳结构制品具有不同的性能与应用场合。浙江功率器件微纳加工技术新一代微纳制造系统应满足的要求:能生产多种多样高度复杂的微纳产品。
微纳加工氧化工艺是在高温下,衬底的硅直接与O2发生反应生成SiO2,后续O2通过SiO2层扩散到Si/SiO2界面,继续与Si发生反应增加SiO2薄膜的厚度,生成1个单位厚度的SiO2薄膜,需要消耗0.445单位厚度的Si衬底;相对CVD工艺而言,氧化工艺可以制作更加致密的SiO2薄膜,有利于与其他材料制作更加牢固可靠的结构层,提高MEMS器件的可靠性。同时致密的SiO2薄膜有利于提高与其它材料的湿法刻蚀选择比,提高刻蚀加工精度,制作更加精密的MEMS器件。同时氧化工艺一般采用传统的炉管设备来制作,成本低,产量大,一次作业100片以上,SiO2薄膜一致性也可以做到更高+/-3%以内。
微纳加工技术的特点:(1)微型化:MEMS体积小(芯片的特征尺寸为纳米/微米级)、微纳结构器件研发质量轻、功耗低、惯性小、谐振频率高、响应时间短。例如,一个压力成像器的微系统,含有1024个微型压力传感器,整个膜片尺寸*为10mm×10mm,每个压力芯片尺寸为50μm×50μm。(2)多样化:MEMS包含有数字接口、自检、自调整和总线兼容等功能,具备在网络中应用的基本条件,具有标准的输出,便于与系统集成在一起,而且能按照需求,灵活地设计制造更多化的MEMS。微纳制造技术,尤其是以聚合物为加工对象的微纳制造技术在创新应用中正变得越来越重要。
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。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。光电器件微纳加工实验室
微纳加工技术的特点MEMS技术适合批量生产。山西真空镀膜微纳加工工艺
微纳制造技术的发展,同样涉及到科研体系问题。严格意义上来说,科研分为三个领域,一个是基础研究领域,一个是工程化应用领域,一个是市场推广领域。在发达国家的科研机制中。几乎所有的基础研究领域都是由国家或机构直接或间接支持的。这种基础研究较看重的是对于国家、民生或**的长远意义.而不是短期内的投入与产出。因而致力于基础研究的机构或者人员。根本不用考虑研究的所谓“市场化”问题。而只是进行基础、理论的研究。另一方面。工程化应用领域由专门的机构或职能部门负责,这些部门从应用领域、生产领域、制造领域抽调**、学者及相关专业人员,对基础研究的市场应用前景进行分析,并提出可行性建议,末尾由市场或企业来进行工程化应用研究。末尾市场化推广的问题自然是企业来做了。中国的高校和研究机构,做纯理念和纯基础的并不多,中国大多是工程性项目研究。其理想模式为高校、研究所、企业三结合状态,各司其职,各负其责。微纳技术是继JT、生物之后。21世纪较具发展潜力的高新技术,是未来十年高增长的新兴产业。山西真空镀膜微纳加工工艺
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