纳秒和飞秒之间,皮秒激光微纳加工应用独具优势!与传统的微纳加工技术相比,激光微纳加工具有如下独特的优点:非接触加工不损坏工具、能量可调、加工方式灵活、可实现柔性加工等。其中全固态皮秒激光具有极窄的脉冲宽度(皮秒)、极高的峰值功率(兆瓦)以及优异的光束质量,被广泛应用于各种金属、非金属材料的精密加工。研究表明,脉冲宽度高于10ps的皮秒激光加工过程中有明显的热效应存在,而且随着激光与材料作用时间的增加,工件表面会产生微裂纹以及再铸层;脉冲宽度低于5ps的皮秒激光与材料作用时会产生非线性效应,这对金属材料的加工非常不利。因此,适合微纳精密加工用的皮秒激光的脉冲宽度在5~10ps之间。为了提高加工效率,重复频率一般设定在十万赫兹量级,而平均功率则根据所加工材料的烧蚀阈值而定。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!河源高精度微纳加工
电子束的能量越高,束斑的直径就越小,比如10keV的电子束斑直径为4nm,20keV时就减小到2nm。电子束的扫描步长由束斑直径所限制。步长过大,不能实现紧密地平面束扫描;步长过小,电子束扫描区域会受到过多的电子散射作用。电子束流剂量由电子束电流强度和驻留时间所决定。电子束流剂量过小,抗蚀剂不能完全感光;电子束流剂量过大,图形边缘的抗蚀剂会受到过多的电子散射作用。由于高能量的电子波长要比光波长短成百上千倍,因此限制分辨率的不是电子的衍射,而是各种电子像散和电子在抗蚀剂中的散射。电子散射会使图形边缘内侧的电子能量和剂量降低,产生内邻近效应;同时散射的电子会使图形边缘外侧的抗蚀剂感光,产生外邻近效应。内邻近效应使垂直的图形拐角圆弧化,而外邻近效应使相邻的图形边缘趋近和模糊。宜昌电子微纳加工光刻胶是微纳加工中微细图形加工的关键材料之一。
当微纳加工技术应用到光电子领域,就形成了新兴的纳米光电子技术,主要研究纳米结构中光与电子相互作用及其能量互换的技术.纳米光电子技术在过去的十多年里,一方面,以低维结构材料生长和能带工程为基础的纳米制造技术有了长足的发展,包括分子束外延(MBE)、金属有机化学气相淀积(MOCVD)和化学束外延(CBE),使得在晶片表面外延生长方向(直方向)的外延层精度控制到单个原子层,从而获得了具有量子尺寸效应的半导体材料;另一方面,平面纳米加工工艺实现了纳米尺度的光刻和横向刻蚀,使得人工横向量子限制的量子线与量子点的制作成为可能.同时,光子晶体概念的出现,使得纳米平面加工工艺广地应用到光介质材料折射率周期性的改变中。
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。 通过光刻技术制作出的微纳结构需进一步通过刻蚀或者镀膜,才可获得所需的结构或元件。
光刻是半导体制造中常用的技术之一,是现代光电子器件制造的基础。然而,深紫外和极紫外光刻系统及其相应的光学掩模都是基于低速高成本的电子束光刻(EBL)或者聚焦离子束刻蚀(FIB)技术,导致其价格都相对昂贵。因此,无掩模的高速制备法是微纳结构制备的优先方法。在这些无掩模方法中,直接激光写入(direct laser writing, DLW)是一种重要的、被广采用的微处理技术,能够提供比较低的价格和相对较高的吞吐量。但是,实际应用中存在两个主要挑战:一是与FIB和EBL相比,分辨率还不够高。目前微纳制造领域较常用的一种微细加工技术是LIGA!镇江微纳加工厂家
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!河源高精度微纳加工
基于掩模板图形传递的光刻工艺可制作宏观尺寸的微细结构,受光学衍射的极限,适用于微米以上尺度的微细结构制作,部分优化的光刻工艺可能具有亚微米的加工能力。例如,接触式光刻的分辨率可能到达0.5μm,采用深紫外曝光光源可能实现0.1μm。但利用这种光刻技术实现宏观面积的纳米/亚微米图形结构的制作是可欲而不可求的。近年来,国内外很多学者相继提出了超衍射极限光刻技术、周期减小光刻技术等,力求通过曝光光刻技术实现大面积的亚微米结构制作,但这类新型的光刻技术尚处于实验室研究阶段。河源高精度微纳加工
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