基于聚焦离子束注入的微纳加工技术研究
第28卷第1期2009年2月
电 子 显 微 学 报
Journal of Chinese Electron Microscopy Society
Vol 28,No 12009 2
文章编号:1000 6281(2009)01 0062 06
基于聚焦离子束注入的微纳加工技术研究
徐宗伟1,2
,房丰洲
1,2*
,张少婧1,陈耘辉
1
(1.天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津市微纳制造技术工程中心,天津300072;
2.天津微纳制造技术有限公司,天津300457)
摘 要:提出了聚焦离子束注入(focused ion beam implantati on,FIBI)和聚焦离子束XeF 2气体辅助刻蚀(gas assisted etching,GAE)相结合的微纳加工技术。通过扫描电镜观察FIBI 横截面研究了聚焦离子束加工参数与离子注入深度的关系。当镓离子剂量大于1 4 1017i on cm 2时,聚焦离子束注入层中观察到均匀分布、直径10~15nm 的纳米颗粒层。以此作为XeF 2气体反应的掩膜,利用聚焦离子束XeF 2气体辅助刻蚀(FIB GAE)技术实现了多种微纳米级结构和器件加工,如纳米光栅、纳米电极和微正弦结构等。结果表明该方法灵活高效,很有发展前途。关键词:聚焦离子束(FIB);离子注入;气体辅助刻蚀(GAE);微结构中图分类号:TH73;TH74;O59 文献标识码:A
收稿日期:2008 11 19;修订日期:2008 12 16
基金项目:高等学校学科创新引资计划资助(B07014).
作者简介:徐宗伟(1978-),男(满族),辽宁人,博士后.E mail:zongwei xu@163.c om.*通讯作者:房丰洲(1963-),男(汉族),黑龙江人,教授.E mail:fzfang@https://www.wendangku.net/doc/659619395.html,.
聚焦离子束(focused ion beam,FIB)加工技术在
微纳米结构的加工中得到广泛的应用[1,2]
。聚焦离子束系统不仅能够去除材料(铣削加工),还具有添加材料(离子注入和沉积)加工的能力。离子注入是采用高能离子轰击样品表面,使高能离子射入样品,入射离子通过与工件中的原子碰撞,逐渐失去能量,最后停留在样品表层。对聚焦离子束注入损伤的显微研究目前普遍使用的是透射电子显微镜[3]
。透射电子显微镜具有分辨率高的优点,但透射电镜样品的制备难度较大。
与传统的掩模注入法相比,运用聚焦离子束系统进行定点离子注入,不仅大大节省成本,还可节约加工时间[4]
。聚焦离子束离子注入已被尝试应用于纳米结构和器件的加工研究,主要方法是利用FIBI 层作为掩膜,结合湿法刻蚀[5]
或反应离子深刻蚀
[6]
。
利用FIBI 和KOH 溶液湿法刻蚀的加工方法,可在硅基底上加工纳米悬臂梁。FIBI 还可以用来增强聚合物材料的抗刻蚀性
[1]
。目前FIBI 结合后续的湿
法刻蚀及反应离子刻蚀的方法将刻蚀除离子注入区域外基底所有其它位置,无法实现在局部位置的刻蚀加工,限制了离子注入技术的应用。
本文首先研究了聚焦离子束加工参数对离子注入深度的影响规律,以及聚焦离子束离子注入层作为蚀刻掩膜时离子束照射剂量的临界值。提出了聚焦离子束离子注入结合聚焦离子束XeF 2气体辅助刻蚀加工微纳结构的方法,实现了纳米光栅、纳米电
极和准三维复杂结构的微纳结构和器件的加工。
1 实验
使用FIB SE M 双束系统(FEI Nova Nanolab 200)对Si(100)基底进行离子注入。FE SE M 的图像分辨率为1 1nm,而聚焦离子束束斑直径可小至5nm 。系统使用镓离子作为离子源,加速电压为5~30kV,工作电流为1pA~20nA 。
2 FIBI 的显微组织研究
2 1 离子注入深度研究
利用聚焦离子束对FIBI 层进行切截面加工,然后用场发射扫描电镜对离子束注入截面进行观测,如图1a 所示。图1b 所示是对聚焦离子束注入层的横截面高分辨率观察结果。聚焦离子束工作参数为30kV 30pA,加工区域为2 m 2 m 。如果离子束照射剂量大于7 0 1016
ion cm 2
,在离子注入层的横截面上会出现直径10~15nm 的纳米颗粒。当离子束照射剂量较小时,离子注入层厚度随加工时间的增加而增大;当离子束照射剂量增加到一定程度,离子铣削和离子注入达到动态平衡,离子注入层的厚度趋于稳定。
图1b 反映了离子注入层深度可通过离子注入层横截面测量得到。为避免聚焦离子束加工再沉积对测量结果的影响,以注入层最上面到最下面的纳米级颗粒间的距离作为离子注入深度,对加速电压
图1 使用高分辨率FE SEM 观察FIBI 层横截面。a:横截面FIB 加工和SEM 观察示意图;
b:为离子束注入截面观测图,其中样品Si 的观察倾角为52度,Bar=200nm;
c:TRIM Monte Carlo 仿真30kV 加速电压下100个镓离子作用于硅基底时,镓离子的注入分布图。
Fig 1 Cross section observations of the FIBI layer with high resolution FE SE M.a:Illus tration of the cross secti on i mplan ted by focused ion beam and observed by SEM;
b:Microstructure of the cross section of FIBI layer.The Si (100)substrate is tilted by 52 .Bar=200nm;
c:The calculated dis tributi on of Ga ions on Si implanted at 30kV by TRIM Monte Carlo method.
为30kV 的镓离子束,经过测量离子铣削和注入间动态平衡稳定后离子注入Si(100)深度为61 5!5
nm 。
通常将镓的平均注入深度定义为聚焦离子束的注入损伤深度。但横截面法观察研究发现,实际离子注入深度远大于镓离子的平均注入深度。图1c 给出了对于加速电压为30kV 的镓离子束,利用SRI M 软件[7]
仿真发现,镓离子的平均注入深度(Ion Range)只有28 6nm 。图2显示的是在不同的加速电压下,离子束注入深度横截面测量结果和SRI M 仿真的结果对比。可以看出,离子注入损伤深度随着离子能量的增大而增加。因此,采用低加速电压进行加工可以有效减小离子注入损伤。
由于TEM 样品的制备既困难又耗时,在双束设备中使用聚焦离子束切横截面结合高分辨率扫描电镜观察的方法,研究聚焦离子束注入就有了很大优势。这一方法还可以用于观察其他材料,如金属铜等的离子注入损伤情况。2 2 FIBI 掩模离子剂量确定
比起金属,XeF 2气体更容易和Si 发生反应。当XeF 2气体流过聚焦离子束加工区域,覆盖在加工区域上的Si 再沉积层和XeF 2气体之间发生化学反应,产物挥发并被抽出真空反应室,如图3所示。图4给出对于加速电压为30kV 的聚焦离子束,当离子束照射剂量大于1 4 1017
ion c m 2
,经XeF 2气体反应后FIBI 区域会露出一层均匀分布的直径在10~
15nm 分布的镓离子注入生成的纳米颗粒。纳米颗
图2 在不同的离子束参数条件下,横截面法测量和离子注入的SRIM 仿真计算得到的硅基底FIBI 损伤深度结果。
Fig 2 The damage depth of FIBI on Si substrate using cross sectional measurement and SRIM si mulation
calculati on under di fferent ion parameters.
粒注入层经XeF 2气体腐蚀超过60s 后保持其结构稳定,可有效作为Xe F 2气体腐蚀掩模。
离子注入层的纳米颗粒大小均匀,直径约为10~15nm,且纳米颗粒的大小与聚焦离子束的束斑大小和束流能量无关。聚焦离子束镓离子注入形成的
纳米颗粒具有显著的自组装特性。图5给出了FIBI 区域X 射线能谱分析(EDS)结果显示,XeF 2气体腐蚀后FIBI 区域镓的含量为2 52%。由于纯镓的熔点为29 8?,而镓离子注入层发现能够在50~60?的KOH 溶液中稳定工作。因此,纳米颗粒是由镓和
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图3 XeF 2气体腐蚀法观察FIBI 微观结构。a:XeF 2气体腐蚀表面再沉积层;b:XeF 2气体腐蚀后结果。
Fig 3 Illustrati on of the XeF 2gas reaction process used in study of the microstructure in the FIBI layer.a:XeF 2gas reaction with the covered redeposition;b:The redeposi tion is removed after XeF 2gas
reaction.
图4 在Si(100)基底上使用XeF 2气体腐蚀FIB 加工区域得到的FIBI 微观结构图像。
图中XeF 2气体腐蚀时间为15s 。a:FIB 铣削加工结果,Bar=1 m;
b:XeF 2气体腐蚀FIB 加工区域结果,Bar=1 m;c:图b 中的纳米颗粒放大图,Bar=200nm 。
Fig 4 M icros tructure study of the FIBI layer on Si(100)after XeF 2gas reaction.The XeF 2gas reaction time is 15s in image b.a:FIB milling result,Bar=1 m;b:FIBI layer after XeF 2gas reaction,Bar=1 m;c:Enlarged image for image b,Bar=200nm.
硅组成的混合物。利用摩擦力显微镜(friction force microscopy,FFM)研究发现,与单晶硅相比,该纳米颗粒具有很低的摩擦系数,对FIB 注入层进行深入分析和研究很有价值。
综上所述,XeF 2气体腐蚀法研究发现,当离子照射剂量超过1 4 1017
ion c m 2
,聚焦离子束离子注入形成的纳米颗粒层将能有效作为XeF 2气体腐蚀掩膜。
3 基于FIBI 和FIB GAE 的微纳结构加工
图6揭示以FIBI 层为掩模,利用聚焦离子束XeF 2气体辅助刻蚀(FIB GAE)可在Si 基底局部指定位置上实现微纳结构加工。研究发现,如果离子束
照射剂量大于临界剂量1 4 1017ion cm 2
,聚焦离子束注入层会成为XeF 2气体腐蚀的掩膜,有效保护离子注入区域不被聚焦离子束XeF 2气体辅助刻蚀。
而在FIB GAE 加工区域内且没有被离子注入的区
图5 经过XeF 2气体腐蚀后FIBI 区域的EDX 结果。
镓的含量为2 52%,FIBI 加速电压为30kV 。Fig 5 The EDX result of the FIBI layer after XeF 2gas reaction.The mass percen tage of Ga is 2 52%,and the ion energy for the FIBI process i s 30kV.
域会被FIB GAE 高效率刻蚀掉。
在聚焦离子束XeF 2气体辅助刻蚀加工中,单晶硅与Xe F 2气体分子间的化学反应会显著增加聚焦离子束的刻蚀速率。而且,生成物具有挥发性而被
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图6 使用FIBI 和XeF 2气体辅助刻蚀结合的加工原理图。a:聚焦离子束离子注入;b:经过FIB GAE 加工后结果;
c:FIB 铣削加工北京奥运会会徽,Bar=3 m;d:FIBI 结合FIB GAE 加工的北京奥运会会徽,Bar=4 m 。Fig 6 Illustration of the fabrication process for the method of FIBI combining with subsequen t FIB XeF 2gas assisted etching(FIB GAE).a:FIB ion i mplantation process;b:The result after FIB GAE fabrication;c:Olympic Logo fabricated by
FIB milling,Bar=3 m;d:Olympic Logo fabricated by FIBI with FIB GAE,Bar =4
m.
图7 聚焦离子束XeF 2气体辅助刻蚀过程不同离子能量下FIBI 掩膜寿命,Bar =1 m 。FIBI 的参数为30kV 50p A 30s 。
a:FIB GAE 参数:10kV 50pA 20s;b:FIB GAE 参数:20k V 37pA 20s;c:FIB GAE 参数:30kV 50p A 20s 。
Fig 7 The FIBI mask lifetime study using different ion energy during the FIB GAE process Bar=1 m.
The FIBI parameters for (a),(b)and (c)are the same for 30k V 50pA and 30seconds.a:FIB GAE parameters is 10k V 50pA 20s;
b:FIB GAE parameters i s 20kV 37pA 20s;c:FIB GAE parameters is 30kV 50p A 20s.
抽出真空室,因而FIB GAE 能够明显减小加工再沉
积的影响,提高加工表面质量[8]
。由于有效减小了再沉积影响以及镓离子的自扩散效应,经过FIB GAE 后的FIBI 掩膜表面比单纯的聚焦离子束铣削更加光滑。在图6d 中,经过FIB GAE 后的离子注入表面粗糙度(Ra)为~0 41nm 。而在图6c 中,聚焦离子束在同一位置进行铣削后的表面粗糙度为~1 3nm 。
FIBI 掩模在随后的FIB GAE 加工中起到关键作用,必须研究如何延长FIBI 层作为FIB GAE 加工掩膜的寿命。图7表明减小FIB GAE 加工时离子束的能量和束流,对FIBI 掩膜的破坏就会明显减小,因
而掩膜的寿命就会延长。另外,从上文FIBI 横截面研究中可知,在聚焦离子束注入过程中,离子注入层的厚度会随着离子束能量的增加而增加。因此,为了提高FIBI 掩膜的寿命,有必要使用高能量的离子束注入制备FIBI 掩膜,而在聚焦离子束气体辅助刻蚀中选择低离子能量和小离子束流。
图8a 是利用FIBI 和聚焦离子束XeF 2气体辅助刻蚀相结合方法加工的纳米光栅。使用这种方法加工的纳米光栅的宽度可小于20nm 。由于FIBI 在基底中引入了大量金属镓离子,经过FIB GAE 加工后,镓离子注入层就会暴露出来。利用这一现象,
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图8 FIBI 结合FIB GAE 加工的纳米光栅和纳米电极。
图a:纳米光栅FIBI 加工参数:30kV 30pA 40s,FIB GAE 加工参数:30kV 30pA 2s,Bar=2 m;图b:纳米电极FIBI 加工参数:30kV 30pA 210s,FIB GAE 加工参数:30kV 30pA 8s,Bar =5 m 。
Fig 8 Nano grating and nanoelectrode fabricated by FIBI wi th subsequent FIB GAE method.
For the nano grating in (a),the FIBI parameters are 30kV 30pA and 40seconds,and the FIB GAE parameters are 30kV 30pA and 2seconds,Bar=2 m;For the nano electrode in (b),the FIBI parameters are 30k V 30p A
and 210seconds,and the FIB GAE parameters are 30k V 30p A 8seconds,Bar=5
m.
图9 FIBI 结合FIB GAE 加工微正弦结构。FIBI 加工参数:每个正弦结构30kV 50pA 120s,FIB GAE 加工参数:
10kV 23pA 15s 。a:微正弦阵列,Bar=5 m;b:微正弦结构放大图,Bar=2 m 。Fig 9 Micro sine structures fabricated by FIBI with subsequent FIB GAE method.The FIB implantation parameters are 30kV 50p A and 120seconds for each micro sine structure.And the FIB GAE parameters are 10kV 23p A and 15seconds.a:M icro sine structures pattern,Bar=5 m;
b:Enlarge image of the micro sine s tructure,Bar =2 m.
FIBI 加工结构可作为导线用于微电子技术研究中,如集成电路修补等。FIBI 加工结构可用作测量纳米材料电学性能的微纳米电极,如图8b 所示。FIBI 加工技术还可以用于复杂的微纳结构加工,如图9所示的微正弦结构。FIBI 加工微正弦结构首先使用灰度图法进行聚焦离子束铣削加工,然后再使用聚焦离子束XeF 2气体辅助刻蚀完成。灰度图加工方法中[9]
,聚焦离子束在不同位置的加工时间通过灰度图对应像素点的灰度值来精确控制。为了保护FIBI 掩膜不被破坏,在制备FIBI 掩膜时使用30kV 高能量的离子束,而在XeF 2气体辅助刻蚀时使用10kV 低加速电压和23pA 小束流。
以聚焦离子束注入层作为掩膜结合聚焦离子束XeF 2气体辅助刻蚀的加工技术,与传统聚焦离子束注入加工技术相比,具有以下显著的优势。首先,这种方法可以提高结构制备效率。由于本文提出的研究方法中,聚焦离子束注入完成之后,直接在聚焦离子束真空腔中进行刻蚀加工,因而在刻蚀加工过程中可以实时观察加工结果,快速确定最优加工参数,能显著提高加工效率。其次,这种方法非常灵活。可以在局部指定位置实现加工,无需对非离子注入区域完全去除加工。另外,与聚焦离子束铣削加工方法相比,FIBI 结合FIB GAE 加工可以有效地减小或避免再沉积的影响,显著提高加工表面质量。
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4 结论
本文提出了基于聚焦离子束注入结合聚焦离子
束XeF 2气体辅助刻蚀的微纳加工技术。当镓离子剂量大于1 4 1017
ion cm 2
时,以聚焦离子束注入层为掩膜,利用聚焦离子束XeF 2气体辅助刻蚀技术实现了多种微纳米结构和器件加工,例如纳米光栅、纳米电极和微正弦结构等。聚焦离子束注入结合聚焦离子束XeF 2气体辅助刻蚀的微纳加工技术具有灵活而高效的特点,而且能显著减小再沉积对加工精度的影响,有望在微纳结构和器件加工中得到广泛应用。参考文献:
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* Corresponding author
Fabrication of micro nano structures using focused ion
beam implantation technology
XU Zong wei 1,2
,FANG Feng zhou
1,2*
,ZHANG Shao jing 1,C HEN Yun hui
1
(1.State Key Laboratory of Precision M easuring T echnology &Instruments,Cen tre of M icroNano Manufacturing T echnology,Tianji n Uni versity,Tianjin 300072;2.T ianjin MicroNano M anufacturing Tech.Co.,Ltd,T ianjin 300457,Chi na)
Abstract :One novel micro nano structures fabrication method was developed by using focused ion beam i mplantation (FIBI)and FIB XeF 2gas assis ted etching (FIB GAE).Firstly,the FIB cross section method was used to study the FIB parameters influence on the FIBI depth.Nanoparticles with 10~15nm diameter were found evenly distribu ted in the FIBI layer,which can serve as XeF 2assisted etching mask when the ion dose is larger than 1 4 1017ion cm 2.The FIBI layers being used as the etching mask for subsequent FIB XeF 2gas assisted etching process was explored to create different micro nano structures,such as nano grating,nano electrode and sinusoidal micro structures.It is found that the method of combining FIBI wi th subsequent FIB GAE is efficient and flexible in micro nano structuring,and it is one kinds of promising technology in the micro nano structures fabrication.
Keywords :focused i on beam (FIB);implantation;gas assisted etching (GAE);micros tructures
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聚合物微纳制造技术现状及展望
聚合物微纳制造技术现状及展望 目录 聚合物微纳制造技术现状及展望 (1) 1、微纳系统的意义、应用前景 (1) 2、微纳机电系统国内外研究现状和发展趋势 (3) 3. 聚合物微纳制造技术研究现状 (9) 4. 展望 (11) 微/纳米科学与技术是当今集机械工程、仪器科学与技术、光学工程、生物医学工程与微电子工程所产生的新兴、边缘、交叉前沿学科技术。微/纳米系统技术是以微机电系统为研究核心，以纳米机电系统为深入发展方向，并涉及相关微型化技术的国家战略高新技术[1]。微机电系统(Micro Electro Mechani cal System, MEMS ) 和纳机电系统(Nano Electro Mechanical System, NEMS )是微米/纳米技术的重要组成部分，逐渐形成一个新的技术领域。MEMS已经在产业化道路上发展，NEMS还处于基础研究阶段[2]。 从微小化和集成化的角度，MEMS (或称微系统)指可批量制作的、集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通讯和电源等于一体的微型器件或系统。而NEMS(或称纳系统) 是90 年代末提出来的一个新概念，是继MEMS 后在系统特征尺寸和效应上具有纳米技术特点的一类超小型机电一体的系统，一般指特征尺寸在亚纳米到数百纳米，以纳米级结构所产生的新效应(量子效应、接口效应和纳米尺度效应) 为工作特征的器件和系统。图1给出了MEMS 和NEMS 的特征尺度、机电系统的尺度与相应的理论问题[2]。 图1 MEMS 和NEMS 的特征尺度、机电系统的尺度与相应的理论问题 1、微纳系统的意义、应用前景 由于微/纳机电系统是一门新兴的交叉和边缘学科，学科还处于技术发展阶段，在国内外尚未形成绝对的学科和技术优势；微/纳米技术还是一项支撑技术，它对应用背景有较强的依赖性，目前它的主要应用领域在惯导器件、军事侦察、通信和生物医学领域，以及微型飞机和纳米卫星等产品上。 （1）重要的理论意义和深远的社会影响
微纳加工工艺流程
高通量微流控器件的设计与加工 罗春雄 掩模的制作 掩模的制备是光刻中的关键步骤之一，其作用是在一个平面上有选择性的阻挡紫外光的通过，从而实现光刻胶的局部曝光。掩模的图形及尺度由计算机设计完成，常用的设计软件有L-edit（目前最新版本为10.0）和AutoCAD等。带有图形结构的掩模常用介质有透明膜和玻璃板，图形结构一般由透明和不透明的区域组成。掩模有时也被称作原图或光刻版。 当分辨率要求不高时，掩模可用简单的方法来制备。最常用的方法是使用高分辨率的激光照排机（3000dpi以上）将图形打印在透明胶片上，这种方法的误差一般为3-7μm，视激光照排机的精度而定。当图形的尺度为10μm量级时，此法制成的掩模可近似视为精确。使用激光照排机的优点在于设备易得，一般的出版社就有可以满足要求的机器；并且制作过程很简单，只需要一步打印。 图1采用L-edit设计的模版图。 通过电子束曝光的方法可以得到精度更高的掩模版，精度可达100nm甚至10nm级。这种掩模版为金属掩模，所以不论是精度、寿命还是使用时的方便程度，均要优于打印方法制成的模版。但它的缺点也十分明显：成本非常高（一块模版通常要上千元人民币），并且制作周期时间长。 还有其他一些方法可以得到掩模版，如准分子激光刻蚀和光学缩小等方法，这样得到的模版精度较高，但对设备的要求都比较高。
光刻胶 光刻胶是由溶解在一种或几种有机溶剂中的光敏聚合物或预聚合物的混合物组成的，它是用光刻技术将掩模上的微结构精确转移到基片的关键媒介。根据用途不同，有多种黏度、光学性质及物理化学性质不同的品种供选择。 光刻胶有两种基本的类型：一种是负型光刻胶，它们在曝光时发生交联反应形成较曝光前更难溶的聚合物；另一种是正型光刻胶，它们在曝光时聚合物发生链断裂分解而变得更容易溶解。根据它们的特性，负型光刻胶显影后曝光部分被固定而非曝光部分被洗掉；正型光刻胶则是曝光的部分在显影后被洗掉，非曝光部分被固定。下面分别介绍这两种光胶： a.负光胶 负光胶曝光中发生的光化学反应比正光胶相对简单。例如Minsk于1954卖给Eastman Kodak公司的专利，应用的是聚乙烯醇肉桂酸酯中的肉硅酸部分的双键对紫外线敏感，双键之一被打开后形成双游离基，这些双游离基不稳定，很快与其他游离基间相互连接，形成新的碳-碳链，并与其他线形分子交联形成更大的聚合物分子。与曝光前相比，聚合物变得更不易溶解且抗化学侵蚀性更强，因而未曝光的部分可被显影液溶解而去掉。此即为KPR（柯达光刻胶）和其他负胶的基本原理。我们实验室常用的负光胶是国产的BP系列，特点是光胶薄（1-3μm），附着力极好，分辨率高，但缺点是难去除。 另一种具有代表性的光敏聚合物为SU-8。它是一种环氧型聚合物材料，因为平均一个单体分子中含有8个环氧基，因此名称中有8,其结构如图2所示。SU-8光学透明性、硬质、光敏的独特性质，在微加工材料中独树一帜。主要特点如下：高机械强度；高化学惰性；可进行高深宽比、厚膜和多层结构加工。由于它在近紫外区光透过率高，因而在厚胶上仍有很好的曝光均匀性，即使膜厚达100μm，所得到的图形边缘仍近乎垂直，深宽比可达50：1。 图2 SU-8单体的典型结构。 SU-8是机理和材料完全不同的一类负光刻胶。该胶可溶于GBL（gamma-butyrolactone）溶液中。溶剂的量决定了黏度，从而也决定了可能的涂覆厚
集成电路工艺认识实习报告
集成电路工艺认识实习报告 1.专题一MEMS（微机电系统）工艺认识 1.1 重庆大学微系统研究中心概况 重庆微光机电工程技术研究中心依托于重庆大学，主要合作单位有中国电子科技集团公司第二十四研究所等。中心主要从事MEMS设计、研发及加工关键技 术研究、产业化转化和人才培养。 中心建立了面向西南地区的“MEMS器件及系统设计开发联合开放实验室，拥有国际先进的MEMS和CMOS电路设计及模拟软件，MEMS传感器及微型分析仪 器的组装和测试设备。 1.2主要研究成果 真空微电子压力传感器、集成真空微电子触觉传感器、射频微机械无源元件、硅微低电压生化分析系统、折衍混合集成微小型光谱分析仪器、全集成硅微二维加速度传感器、集成硅微机械光压力传感器、硅微加速度阵列传感器、硅微力平衡电容式加速度传感器、反射式混合集成微型光谱分析系统、微型振动式发电机系统、真空微电子加速度传感器 1.3微系统中心主要设备简介 1.3.1. 反应离子刻蚀机 1.3.2双面光刻机 1.3.3. 键合机 1.3.4. 探针台
1.3.5. 等离子去胶机 1.3.6. 旋转冲洗甩干机 1.3.7. 氧化／扩散炉 1.3.8. 低压化学气相淀积系统 1.3.9. 台阶仪 1.3.10. 光学三维形貌测试仪 1.3.11. 膜厚测试仪 1.3.1 2. 感应耦合等离子体（ICP）刻蚀机
1.3.13. 箱式真空镀膜机 1.3.14. 槽式兆声清洗机 1.3.15.射频等离子体系统 1.4MEMS的主要特点 体积小，重量轻，材料省，能耗低；完整的MEMS一般是由微动力源、微致动器、微传感器组成，智能化程度高，集成度高；MEMS整体惯性小，固有频率高，响应快，易于信号实时处理；由于采用光刻、LIGA等新工艺，易于批量生产，成本低；MEMS可以达到人手难于达到的小空间和人类不能进入的高温，放射等恶劣环境，靠MEMS的自律能力和对微机械群的遥控，可以完成宏观机械难于完成的任务。 1.5MEMS器件的应用 1.5.1 工业自动控制领域 应用MEMS器件对“温度、压力、流量”三大参数的检测与控制，目前普遍采用有微压力、微流量和微测温器件 1.5.2生物医学领域 微型血压计、神经系统检测、细胞组织探针和生物医学检测，并证实MEMS器件具有再生某些神经细胞组织的功能。
离子束加工原理特点及其应用研究
本科课程论文 题目离子束加工原理特点及其应用研 究 学院 专业机械设计制造及其自动化 年级2012 学号 姓名 指导教师 成绩
2014年12 月10 日 目录 1 前言 (1) 2 离子束加工的原理 (2) 3 离子束加工的优缺点 (3) 3.1离子束加工的优点 (3) 3.1.1加工精度高 (3) 3.1.2污染少、无氧化 (3) 3.1.3对材料影响小 (3) 3.2离子束加工的缺点 (3) 4 离子束加工的分类 (3) 4.1离子蚀刻 (3) 4.2离子溅射沉积 (3) 4.3离子镀 (4) 4.4离子注入 (4) 5离子束加工的主要应用 (4) 5.1刻蚀加工的定义及具体应用领域 (4) 5.1.1刻蚀加工的定义 (4) 5.1.2刻蚀加工的应用领域 (4) 5.2离子镀膜加工的定义及具体应用 (4) 5.2.1离子镀膜加工的定义 (4) 5.2.2离子镀膜加工的具体应用 (5) 5.3离子注入加工的定义及具体应用 (5) 6离子束加工应用现状 (5)
7结语 (5) 参考文献 (6)
离子束加工原理特点及其应用研究 摘要:本文分析离子束加工的原理特点，阐述了离子束加工作为加工精度最高的特种加工方法在微电子学领域中特别是纳米加工的重要性。离子束加工按照其所利用的物理效应和达到的目的不同，可以分为四类，即离子蚀刻、离子溅射沉积和离子镀，离子注入。离子束加工作为最近几年才发展起来的特种加工方法，极大的拓宽了人类对微细材料领域的探索；但是离子束加工的潜力还有待继续挖掘；目前因为加工设备费用贵，成本搞，加工效率低，一些技术还处于研发阶段等问题，离子束加工还未能普及。但我们相信未来离子束加工必将被广泛应用，为人类发展带来更多的贡献。 关键词：离子束加工原理分类现状 1 前言 特种加工是现代先进制造工程技术中较为重要和实用的新技术之一，而且获得了较为广泛的应用，它是我国从制造大国过渡到制造强国的重要技术手段之一。经过最近十几年的迅猛发展，各种特种加工方法在生产中的应用日益广泛，无论是在国内还是国外电加工机床年产量的年平均增长率均打打高于金属切削机床的增长率。作为近年来获得较大发展的新兴特种加工方式，离子加工极高的加工精度和加工质量在精密微细加工方面，尤其是在微电子学领域中得到了较多的应用，比如亚微米加工和纳米
微纳制造技术作业
问题：1、微机械制造材料大致分为几类而常用的制造微机电产品的材料有哪些，MEMS装置为何大多选用硅材料制造 2、纳米材料与常规的材料相比，有哪些优点 答：1、（1）微机械制造材料大致分为结构材料、功能材料和智能材料三大类。 （2）常用的制造微机电产品的材料有： a，结构材料：是以力学性能为基础，具有一定强度，对物理或化学性能也有一定要求，一般用于构造微机械器件结构机体的材料，如硅晶体。 b，功能材料：指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。如压电材料、光敏材料等。 c，智能材料：一般具备传感、致动和控制3个基本要素。如形状记忆合金、磁/电致伸缩材料、导电聚合物、电流变/磁流变材料等。 （3）由于硅材料具有众多优点，所以MEMS装置大多选用硅材料制造。 其优点如下：?? ①优异的机械特性：在集成电路和微电子器件生产中，主要利用硅的电学特性；在微机械结构中，则 是利用其机械特性。或者同时利用其机?械特性和电学特性，即具有机电合一的特性，便于实现机电器件的集?成化。? ②储量丰富，成本低。硅是地壳中含量最多的元素之一，自然界的硅元素通常以氧化物如石英（sio2） 的形式存在，使用时要提纯处理，通?常加工成为单晶形式（立方晶体，各向异性材料）? ③便于批量生产微机械结构和微机电元件。硅材料的制造工艺与基层电路工艺有很好的兼容性，便于 微型化、集成化和批量生产。硅的微细?加工技术比较成熟，且加工精度高，容易生成绝缘薄膜。? ④具有多种传感特性，如压电阻效应、霍尔效应。? ⑤纯净的单晶硅呈浅灰色，略具有金属性质。可以抛光加工，属于硬脆材料，热传导率较大，对温度 敏感。 2、纳米材料内部粒子的尺寸减小到纳米量级，将导致声、光、电、磁、热性能呈现新的特性。对纳米体 材料，可以用“更轻、更高、更强”这六个字来概括。 ①“更轻”是指借助于纳米材料和技术，可以制备体积更小性能不变甚至更好的器件，减小器件的体
物联网技术培训总结
物联网技术培训总结文件编码（GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968）
物联网技术培训总结 虽然为期四周的物联网培训已经结束，但是心情却难以平静，在这四周中，我感受到了物联网的飞速发展，也深刻体会到了计算机技术的更新换代。通过这次学习，我发现原来物联网技术就在我们身边。 新大陆科技是国内领先的集物联网核心技术、核心产品、行业应用和商业模式创新于一身的极富有创新性的综合性物联网企业，产业横跨物联网信息、三网融合通信和绿色环保科技三大领域，具有极其丰富的物联网产业应用及行业领先技术。新大陆电脑面向行业基于网络，提供专业化的信息识别、电子支付、移动通信支撑、高速公路信息化的服务和产品。在信息识别方面，发展了国际先进水平的二维码技术、成为国际上少数掌握二维码核心技术的厂商之一,在国内率先创建了二维码手机电子支付商业模式，发展了中国首例二维码的动物溯源应用。? 随着2009年8?月7日，国务院总理温家宝视察中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心时发表了重要讲话，提出了“在激烈的国际竞争中，迅速建立中国的‘传感信息中心’或‘感知中国’中心”的重要指示；随着感知中国战略的启动及逐步展开，中国物联网产业发展面临巨大机遇。国家“十二五”规划明确提出，物联网将会在智能电网、智能交通、智能物流、金融与服务业、国防军事十大领域重点部署。据有关消息称，其中智能电网总投资预计达2万亿元，居十大领域之首，到2015年物联网的产业规模2000亿元。? 这四周的培训主要包括以下几个部分：物联网导论与基础、物联网感知技术、嵌入式开发基础、智慧社区等内容。通过培训，提高教师的技能水平和实践能力，学习企业的教学方法，了解企业先进技术和工作流程，将企业的先进管理制度运用到教学中去，培养更多能学以致用的实用性技能。
纳米科学与微纳制造》复习材料.docx
《纳米科学与微纳制造》复习材料1、纳米材料有哪些危害性？ 答：纳米技术对生物的危害性： 1）在常态下对动植物体友好的金，在纳米态下则有剧毒； 2）小于 100nm的物质进入动物体内后，会在大脑和中枢神经富集，从而影响动物的正常生存； 3）纳米微粒可以穿过人体皮肤，直接破坏人体的组织及血液循环。 2、什么是纳米材料、纳米结构？ 答：纳米材料：纳米级结构材料简称为纳米材料，是指组成相或晶粒结构的尺寸介于1nm～100nm范围之间，纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。 纳米材料有两层含义： 其一，至少在某一维方向，尺度小于 100nm，如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜，或构成整体材料的结 构单元的尺度小于 100nm ，如纳米晶合金中的晶粒 ; 其二，尺度效应：即当尺度减小到纳米范围，材料某种性质发生神奇的突变，具有不同于常规材料的、优异的特性量子尺寸效应。 纳米结构：以纳米尺度的物质为单元按一定规律组成的一种体系。 3、什么是纳米科技？ 答：纳米科技是研究在1-100nm 内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的科学；同时在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工的技术。 4、什么是纳米技术的科学意义？ 答：纳米尺度下的物质世界及其特性，是人类较为陌生的领域，也是一片新的研究疆土在宏观和 微观的理论充分完善之后，再介观尺度上有许多新现象、新规律有待发现，这也是新技术发展的 源头；纳米科技是多学科交叉融合性质的集中体现，我们已不能将纳米科技归为任何一门传统的 学科领域而现代科技的发展几乎都是在交叉和边缘领域取得创新性的突破的，在这一尺度下，充满了原始创新的机会因此，对于还比较陌生的纳米世界中尚待解释的科学问题，科学家有着极大 的好奇心和探索欲望。 5、纳米材料有哪 4 种维度？举例说明 答：零维：团簇、量子点、纳米粒子 一维：纳米线、量子线、纳米管、纳米棒
干法刻蚀工艺总结
干法刻蚀工艺总结 离子束刻蚀机（IBE-150A） 背景: 利用辉光放电原理将氩气分解为氩离子，氩离子经过阳极电场的加速对样品表面进行物理轰击，以达到刻蚀的作用。把Ar、Kr或Xe之类惰性气体充入离子源放电室并使其电离形成等离子体，然后由栅极将离子呈束状引出并加速，具有一定能量的离子束进入工作室，射向固体表面撞击固体表面原子，使材料原子发生溅射，达到刻蚀目的，属纯物理过程。 技术指标： 装片：一片六英寸衬底、或1片四英寸，向下兼容。 抽气速度：30min由ATM到1.0×10-3Pa 极限真空度：2×10-4Pa 离子能量：300eV-400eV
ICP刻蚀机（OXFORD ICP 180） 背景: 通入反应气体使用电感耦合等离子体辉光放电将其分解，产生的具有强化学活性的等离子体在电场的加速作用下移动到样品表面，对样品表面既进行化学反应生成挥发性气体，又有一定的物理刻蚀作用。因为等离子体源与射频加速源分离，所以等离子体密度可以更高，加速能力也可以加强，以获得更高的刻蚀速率，以及更好的各向异性刻蚀。另外，由于该系统使用了Cl基和Br基的刻蚀气体，因此该ICP系统适合于对Ⅲ-Ⅴ族化合物材料进行刻蚀。 技术指标： ICP离子源：0~3000W RF射频源：0~600W 装片：1片四英寸，向下兼容 基底刻蚀温度：0℃-200℃可调。 刻蚀气体：BCl 3、Cl 2 、HBr、Ar、O 2 可刻蚀材料包括：GaN、GaAs、InP等Ⅲ-Ⅴ族化合物材料
ICP刻蚀机（STS HRM） 背景： 通入反应气体使用电感耦合等离子体辉光放电将其分解，产生的具有强化学活性的等离子体在电场的加速作用下移动到样品表面，对样品表面既进行化学反应生成挥发性气体，又有一定的物理刻蚀作用。因为等离子体源与射频加速源分离，所以等离子体密度可以更高，加速能力也可以加强，以获得更高的刻蚀速率，以及更好的各向异性刻蚀。该系统使用了F基的刻蚀气体，具有Bosch工艺，适合于对硅材料进行大深宽比刻蚀。 技术指标： ICP离子源：0-3000W RF射频源：0-600W 装片系统：六英寸，向下兼容 基底刻蚀温度：0℃-200℃可调。 刻蚀气体：SF6、C4F8、O2、Ar 可刻蚀材料包括：硅材料
聚焦离子束技术
第四章 聚焦离子束技术（FIB）
本章主要内容 4.1 FIB系统介绍 41FIB 4.2 FIB-SEM构造及工作原理 4.3 离子束与材料的相互作用 4.4 FIB主要功能及应用 参考书：顾文琪等，聚焦离子束微纳加工技术，北京工业大学出版社，2006。参考书：顾文琪等聚焦离子束微纳加工技术北京工业大学出版社2006。
41FIB 4.1 FIB 系统介绍 (Focused Ion beam FIB)聚焦离子束(Focused Ion beam, FIB)的 系统是利用电透镜将离子束聚焦成非常小尺寸的显微加工仪器。通过荷能离子轰击材料表面实现材料的剥离沉积轰击材料表面，实现材料的剥离、沉积、注入和改性。 目前商用系统的离子束为液相金属离子源(Liquid Metal Ion Source,LMIS) 金属材质为镓(Gallium, Ga)，因为镓元素具有低熔点、低蒸气压、及良好的抗氧化力。 即离子束+Zeiss Auriga FIB Zeiss Auriga FIB--SEM system 现代先进FIB 系统为双束，即离子束+ 电子束（FIB+SEM ）的系统。在SEM 微观成像实时观察下，用离子束进行微加工g y 加工。
FIB技术发展史 FIB加工系统的发展与点离子源的开发密切相关 系展 1950s：Mueller发明气体场发射离子源（GFIS）； 1970s：GFIS应用到聚焦离子显微镜（FIM）； 1974-75：J. Orloff 和L.W.Swanson分别将GFIS应用于FIB。此时的(p) GFIS束流低(10pA),分辨率约50纳米； 1974：美国Argonne国家实验室的V.E.Krohn 和G.R.Ringo发现在电场作用下毛细管管口的液态镓变形为锥形，并发射出Ga+离子束； 1978：美国加州休斯研究所的R.L.Seliger等人建立了第一台Ga+液态金属离子源的FIB系统，束斑直径100nm，束流密度1.5A/cm2，亮度达62 3.3x10A/（cm.sr），束能量57keV； 1980s：商品型FIB投入市场，成为新器件研制、微区分析、MEMS制作的重要手段； 1980s-90s：开发出SEM-FIB双束、FIB多束、全真空FIB联机系统。
先进制造系统考试重点总结
第一章 1、制造制造:指制造是一个涉及制造工业中产品设计、物料选择、生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和服务的一系列相关活动和工作的总称。广义制造的3个特点：全过程、大范围、高技术。 2、制造业产品的分类：1）、按宏观用途：生产资料、生活资料。2）、按构成形态分：离散式产品、流程、混合。机械电子制造业的产品七大类：金属制品、专用设备、普通机械、交通运输机械、电器机械及器材、电子及通信设备、仪器仪表及文化办公用机械。4、产品市场生命周期：只一个产品进入市场到退出市场的全过程。产品市场生命周期:⑴投入期（T1）。⑵成长期T2又可分为①试销期（T21）②初步稳定期（T22）③失望期（T23）④成长后期（T24）⑶成熟期T3⑷退让期T45、产品全生命周期：是指一个产品从构思到出生、从报废到再生的全过程。6个阶段：产品计划、设计、制造、销售、使用、报废。6、系统（system）是具有特定功能的、由若干相互联系的要素组成的一个整体。7、系统的特性：1、）集合性2）层次性3）有界性4）相关性5）整体性6）目的性7）环境适应性8）生物性8、制造系统是由制造过程所涉及的硬件、软件和人员所组成的、通过资源转换以最大生产率而增值的、经历产品生命周期过程的一个有机整体。理解制造系统的3方面①在结构上②在功能上③在过程上:这个制造全过程的主要环节：市场分析、产品设计、工艺设计、加工装配、检验包装、销售服务、报废处理。9、先进制造系统:是在时间、质量、成本、服务和环境诸方面很好地满足市场需求，采用了先进制造技术和先进制造模式，协调运行，获取系统资源投入的最大增值，具有良好社会效益，达到整体最优的制造系统。 10、先进制造系统的特点①时间第一②满意质量③分集并存包括4个因素：信息、技术、管理、人。④以人为本⑤扁平组织⑥柔性更高⑦模块拼合⑧关注环境11先进制造技术定义是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源及现代管理等方面的成果，并将其综合应用于产品全生命周期，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，并取得理想技术经济效果的制造技术的总称. 第二章1、制造系统的分类：按产品构成形态分:离散式、流程式、混合式;按产品批量分1）大量（2）中量（3）小量:按生产计划分：自主式、订单式（制造策略：按订货设计、按订货加工、按订货装配）:按层次结构分：单元级制造系统、车间级制造系统、企业级制造系统、全球制造系统:制造系统大小的划分：大系统（大型固定系统、大型柔性系统）、小系统。 2、AMS的资源结构：基础资源、活性资源 3、AMS的功能结构:研究与开发、生产与控制、市场营销、财务管理。 4、AMS的组织结构：市场部、销售部、采购部、工程开发部、制造部、工业工程部、财务部、人力资源部。 5、AMS的过程组成：单元级制造系统的三运动流：物质流、信息流、能量流.其子系统：物质系统、信息系统、能量系统.企业级制造系统的四运动流：物料流、信息流、资金流、劳务流.其子系统：物料系统、信息系统、财务系统、人事系统 6、AMS的信息系统：管理信息子系统、技术、质量、生产。 7、制造系统的特性：1）转换性2）分解性3）集成性4）动态性5）进化性6）开放性7）随机性8）复杂性9、AMS(先进制造系统)五个决策属性：时间、质量、成本、服务、环境。10、制造系统的生命周期是从提出建立或改进制造系统开始，到它脱离运行并被新系统替代而结束所经历的时间。六个阶段：可行性研究、总体设计、详细设计、系统实施、系统运行、系统更新。对应于生物系统6个阶段：导入、生成、成熟、饱和、老化和衰亡。12、制造系统的几种控制方式：集中式控制；递阶；分布13、信息化制造的内容：生产作业层的信息化、管理办公层、战略决策层、协作商务层。14、信息化制造的任务：它的建设任务包括硬件、软件和应用系统等方面。 第三章制造模式的类型.按制造过程可变性分类：(1)刚性制造模式（DMM）。优点：生产率高，设备利用率高，产品成本很低。缺点：投资大，设备不灵活，只能加工一种零件，或几种相似零件。若要改变产品品种，则需对自动流水线作较大改动，投资和时间的耗费很大。
微纳制造技术作业
微纳制造技术作业 标准化文件发布号：（9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
问题：1、微机械制造材料大致分为几类而常用的制造微机电产品的材料有哪些，MEMS装置为何大多选用硅材料制造 2、纳米材料与常规的材料相比，有哪些优点 答：1、（1）微机械制造材料大致分为结构材料、功能材料和智能材料三大类。 （2）常用的制造微机电产品的材料有： a，结构材料：是以力学性能为基础，具有一定强度，对物理或化学性能也有一定要求，一般用于构造微机械器件结构机体的材料，如硅晶体。 b，功能材料：指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。如压电材料、光敏材料等。 c，智能材料：一般具备传感、致动和控制3个基本要素。如形状记忆合金、磁/电致伸缩材料、导电聚合物、电流变/磁流变材料等。 （3）由于硅材料具有众多优点，所以MEMS装置大多选用硅材料制造。 其优点如下： ①优异的机械特性：在集成电路和微电子器件生产中，主要利用硅的电学特性；在微机 械结构中，则是利用其机械特性。或者同时利用其机械特性和电学特性，即具有机电合一的特性，便于实现机电器件的集成化。 ②储量丰富，成本低。硅是地壳中含量最多的元素之一，自然界的硅元素通常以氧化物 如石英（sio2）的形式存在，使用时要提纯处理，通常加工成为单晶形式（立方晶体，各向异性材料） ③便于批量生产微机械结构和微机电元件。硅材料的制造工艺与基层电路工艺有很好的 兼容性，便于微型化、集成化和批量生产。硅的微细加工技术比较成熟，且加工精度高，容易生成绝缘薄膜。 ④具有多种传感特性，如压电阻效应、霍尔效应。 ⑤纯净的单晶硅呈浅灰色，略具有金属性质。可以抛光加工，属于硬脆材料，热传导率 较大，对温度敏感。 2、纳米材料内部粒子的尺寸减小到纳米量级，将导致声、光、电、磁、热性能呈现新的 特性。对纳米体材料，可以用“更轻、更高、更强”这六个字来概括。 ①“更轻”是指借助于纳米材料和技术，可以制备体积更小性能不变甚至更好的器件， 减小器件的体积，使其更轻盈。第一台计算机需要三间房子来存放，正是借助与微米级的半导体制造技术，才实现了其小型化，并普及了计算机。无论从能量和资源利用来看，这种“小型化”的效益都是十分惊人的。 ②“更高”是指纳米材料可望有着更高的光、电、磁、热性能。 ③“更强”是指纳米材料有着更强的力学性能(如强度和韧性等)，对纳米陶瓷来说，纳 米化可望解决陶瓷的脆性问题，并可能表现出与金属等材料类似的塑性。纳米材料中的基本颗粒的微小尺寸效应，致使材料中的结构颗粒或原子团大多数是不存在位错的，这
物联网技术培训总结
物联网技术培训总结 虽然为期四周的物联网培训已经结束，但是心情却难以平静，在这四周中，我感受到了物联网的飞速发展，也深刻体会到了计算机技术的更新换代。通过这次学习，我发现原来物联网技术就在我们身边。 新大陆科技是国内领先的集物联网核心技术、核心产品、行业应用和商业模式创新于一身的极富有创新性的综合性物联网企业，产业横跨物联网信息、三网融合通信和绿色环保科技三大领域，具有极其丰富的物联网产业应用及行业领先技术。新大陆电脑面向行业基于网络，提供专业化的信息识别、电子支付、移动通信支撑、高速公路信息化的服务和产品。在信息识别方面，发展了国际先进水平的二维码技术、成为国际上少数掌握二维码核心技术的厂商之一,在国内率先创建了二维码手机电子支付商业模式，发展了中国首例二维码的动物溯源应用。 随着2009年8 月7日，国务院总理温家宝视察中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心时发表了重要讲话，提出了“在激烈的国际竞争中，迅速建立中国的‘传感信息中心’或‘感知中国’中心”的重要指示；随着感知中国战略的启动及逐步展开，中国物联网产业发展面临巨大机遇。国家“十二五”规划明确提出，物联网将会在智能电网、智能交通、智能物流、金融与服务业、国防军事十大领域重点部署。据有关消息称，其中智能电网总投资预计达2万亿元，居十大领域之首，到2015年物联网的产业规模2000亿元。 这四周的培训主要包括以下几个部分：物联网导论与基础、物联网感知技术、嵌入式开发基础、智慧社区等内容。通过培训，提高教师的技能水平和实践能力，学习企业的教学方法，了解企业先进技术和工作流程，将企业的先进管理制度运用到教学中去，培养更多能学以致用的实用性技能。 通过培训，我们收获颇多： 1、了解物联网产业发展现状的发展动态和新技术、学习企业科技应用技术在教学中融合与实践的方法； 2、了解物联网企业的文化背景、了解企业岗位规范和工作流程； 3、学习、分享企业在物联网领域的创新成果； 4、学习企业物联网工程的实施与管理方法，并将其实施于教学过程； 5、了解物联网应用工程项目的具体工作过程，能够将其转换为课程教学的具体内容； 6、掌握物联网工程应用项目的技术，团队成员能够协作完成典型的物联网工程应用项目，提高教师的技能水平和实践能力。 物联网涉及的技术包括信息感知技术、信号处理技术、通信技术、计算机技术、网络技术、微机电技术和信息安全等；而物联网技术的核心在于信息感知部件的开发、大量信息源的组网和传输、海量数据的有效融合和使用等方面；而物联网的应用领域则包括工业、农业、服务业、环保、军事、交通、家居生活等几乎所有领域。 最后，我要感谢学校领导和系领导能够给我这次让我受益匪浅的学习机会，同时也非常感谢来自企业一线的老师们，你们的讲课方式和内容非常精彩，让我学到了在学校无法获得的知识与实践经验，期待着以后会有更多类似的培训机会。
离子束加工原理
离子束加工原理 离子束加工（ion beam machining，IBM）是在真空条件下利用离子源（离子枪）产生的离子经加速聚焦形成高能的离子束流投射到工件表面，使材料变形、破坏、分离以达到加工目的。 因为离子带正电荷且质量是电子的千万倍，且加速到较高速度时，具有比电子束大得多的撞击动能，因此，离子束撞击工件将引起变形、分离、破坏等机械作用，而不像电子束是通过热效应进行加工。 2.离子束加工特点 加工精度高。因离子束流密度和能量可得到精确控制。 在较高真空度下进行加工，环境污染少。特别适合加工高纯度的半导体材料及易氧化的金属材料。 加工应力小，变形极微小，加工表面质量高，适合于各种材料和低刚度零件的加工。 3.离子束加工的应用范围 离子束加工方式包括离子蚀刻、离子镀膜及离子溅射沉积和离子注入等。 1）离子刻蚀 3.离子束加工的应用范围 离子束加工方式包括离子蚀刻、离子镀膜及离子溅射沉积和离子注入等。 1）离子刻蚀 当所带能量为0.1～5keV、直径为十分之几纳米的的氩离子轰击工件表面时，此高能离子所传递的能量超过工件表面原子或分子间键合力时，材料表面的原子或分子被逐个溅射出来，以达到加工目的 这种加工本质上属于一种原子尺度的切削加工，通常又称为离子铣削。 离子束刻蚀可用于加工空气轴承的沟槽、打孔、加工极薄材料及超高精度非球面透镜，还可用于刻蚀集成电路等高精度图形。 2）离子溅射沉积 采用能量为0.1～5keV的氩离子轰击某种材料制成的靶材，将靶材原子击出并令其沉积到工件表面上并形成一层薄膜。 实际上此法为一种镀膜工艺。 3）离子镀膜 离子镀膜一方面是把靶材射出的原子向工件表面沉积，另一方面还有高速中性粒子打击工件表面以增强镀层与基材之间的结合力（可达10～20MPa）， 此法适应性强、膜层均匀致密、韧性好、沉积速度快，目前已获得广泛应用。4）离子注入 用5～500keV能量的离子束，直接轰击工件表面，由于离子能量相当大，可使离子钻进被加工工件材料表面层，改变其表面层的化学成分，从而改变工件表面层的机械物理性能。 此法不受温度及注入何种元素及粒量限制，可根据不同需求注入不同离子（如
特种加工总结论文
特种加工技术概论 摘要：特种加工技术是直接借助电能、热能等各种能量进行材料加工的重要工艺方法。本 文简介了电火花加工，电化学加工，超声波加工等各种不同的特种加工技术，并介绍了特 种加工技术的特点及未来发展方向趋势。 关键词：特种加工电火花加工电化学加工离子束加工超声波加工快速成形 Abstract: Special processing technology is direct with electricity, heat, etc. Various kinds of energy to achieve material cutting processing method, is difficult to cutting materials, surface, fine surface, the factors of low stiffness parts and mould processing key process method. This paper introduces the electrical discharge machining, electrochemical machining, ultrasonic machining and different kinds of special processing technology, and introduced the special processing technology characteristics and the future development direction. Key Words: Special processing ; edm; Electrochemical machining Ion beam processing ; Ultrasonic machining ; Rapid forming 0.引言： 由于材料科学、高新技术的发展和新产品更新换代日益加快，当今产品又要求具有很高的性价比。为此，各种新材料、新结构、形状复杂的精密机械 零件大量涌现。于是一种本质上区别于传统加工的特种加工便应运而生。特 种加工对材料可加工性和结构工艺性的影响主要表现在以下几个方面：（1）提高了材料的可加工性（2）改变了零件的典型工艺路线（3）改变了试制新 产品的模式（4）对产品零件的结构设计带来了很大的影响（5）重新审视了 传统的结构工艺性（6）特种加工已经成为微细加工和纳米加工的主要手段。 1.电火花加工 电火花加工的原理是基于工具和工件之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象 来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸形状及表面质量预定的加工要求。按 工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同，电火花加工工艺大致可分为电 火花成形加工、电火花线切割、电火花磨削和镗磨、电火花同步共轭回转加工、电火花高速小孔加工、电火花放电沉积与刻字六大类。 1.1电火花放电沉积的基本原理与特点
离子束加工技术
离子束加工技术 1 离子束溅射技术的发展 离子束溅射沉积干涉反射膜的进展可总结为［２］: * 1976 年之前，一般干涉反射膜反射率R>99%； * 1976 年离子束溅射干涉膜（淀积技术突破），反射率R=99.9%； * 1979 年离子束溅射干涉膜（测量技术突破），反射率R=99.99%； * 1983 年离子束溅射干涉膜损耗降到60ppm, 反射率R=99.994%； * 1988 年离子束溅射干涉膜损耗降到10ppm 以下, 反射率R=99.999%； * 1992 年离子束溅射干涉膜损耗降到1.6ppm, 反射率R=99.99984%； * 1997 年离子束溅射干涉膜用于ICF 三倍频激光反射镜实验，351nm 波长激光(脉冲)损伤阈值达20J/cm2； * 1998 年离子束溅射干涉膜用于ICF 基频激光反射镜实验，得到了1060nm 波长激光（脉冲）损伤阈值 达50J/cm2，吸收损耗小于6ppm 的实验结果。 在国内，对离子束溅射技术的研究非常少，在很多领域几乎接近于空白，根据国家和时代的需要，这项技 术的研究在国内变得尤为迫切。 2 离子束溅射技术的原理和特征 2.1 离子束溅射技术 在比较低的气压下，从离子源取出的氩离子以一定角度对靶材进行轰击，由于轰击离子的能量大约为 1keV，对靶材的穿透深度可忽略不计，级联碰撞只发生在靶材几个原子厚度的表面层中，大量的原子逃离 靶材表面，成为溅射粒子,其具有的能量大约为10eV 的数量级。由于真空室内具有比较少的背景气体分子， 溅射粒子的自由程很大，这些粒子以直线轨迹到达基板并沉积在上面形成薄膜。由于大多数溅射粒子具有 的能量只能渗入并使薄膜致密，而没有足够的能量使其他粒子移位，造成薄膜的破坏；并且由于低的背景 气压，薄膜的污染也很低；而且，冷的基板也阻止了由热激发导致晶粒的生长在薄膜内的扩散。因此，在 基板上可以获得致密的无定形膜层。在成膜的过程中，特别是那些能量高于10eV 的溅射粒子，能够渗入 几个原子量级的膜层从而提高了薄膜的附着力，并且在高低折射率层之间形成了很小梯度的过度层。有的 轰击离子从靶材获得了电子而成为中性粒子或多或少的被弹性反射，然后，它们以几百电子伏的能量撞击 薄膜，高能中性粒子的微量喷射可以进一步使薄膜致密而且也增强了薄膜的内应力
光刻工艺认识实验报告
光刻工艺认识实验报告 一、光刻工艺操作 1.硅片清洗和表面处理 这个步骤由助教老师完成。所用硅片尺寸：2英寸，厚度为400μm，单面抛光。掺杂类型：p型。 2.涂胶 匀胶机第一、二级转速和各转速的运转时间由助教提前设置好。分别为：第一级转速500n/min，时间为3秒；第二级转速为4000n/min，时间为60秒。 把处理好的硅片放在承片台正中，按下吸片按钮，硅片被吸住。检查确定被吸住后，开始滴加光刻胶，确保光刻胶覆盖整个硅片表面后停止。之后，按下开始按钮，开始匀胶。 等匀胶结束后，按下吸片按钮。取出硅片，检查匀胶效果。 光刻胶：KMP C5315（北京科华微电子材料有限公司）；匀胶机：SC-1B匀胶机，（北京金盛微纳科技有限公司）。 3.前烘 检查确定匀胶效果符合要求后，将硅片放在热板上烘干2分钟，温度为100℃。烘干结束后，取下硅片。 4.曝光 将硅片放在曝光机内，设置好曝光时间9秒，开始曝光。曝光结束后，取下硅片。
5.显影 曝光结束后，将硅片浸没在显影剂中，左右晃动，时间为8秒。8秒后，取出硅片放入去离子水中清洗。之后，用氮气吹干表面残留的水。 6.镜检 将显影结束后的硅片放在显微镜下，调节显微镜，知道看到清晰的光刻图案。检查光刻质量。 二、光刻工艺中所用到的试剂及其作用 1.光刻胶 光刻胶：KMP C5315（北京科华微电子材料有限公司） 又称光致抗蚀剂，由感光树脂、增感剂（见光谱增感染料）和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。感光树脂经光照后，在曝光区能很快地发生光固化反应，使得这种材料的物理性能，特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。经适当的溶剂处理，溶去可溶性部分，得到所需图像。作用主要有两个：一是将掩膜板上的图形转移到硅片表面的氧化层中；二是在后续工序中，保护下面的材料。 2.显影液 正胶显影液（北京科华微电子材料有限公司），作用是使经曝光后产生的潜影显现成可见影像。 三、光刻工艺中的安全问题 1.匀胶过程 光刻胶有刺激性气味，对皮肤也有腐蚀，操作必须在通风橱中进
基于聚焦离子束注入的微纳加工技术研究
第28卷第1期2009年2月 电 子 显 微 学 报 Journal of Chinese Electron Microscopy Society Vol 28,No 12009 2 文章编号:1000 6281(2009)01 0062 06 基于聚焦离子束注入的微纳加工技术研究 徐宗伟1,2 ,房丰洲 1,2* ,张少婧1,陈耘辉 1 (1.天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津市微纳制造技术工程中心,天津300072; 2.天津微纳制造技术有限公司,天津300457) 摘 要:提出了聚焦离子束注入(focused ion beam implantati on,FIBI)和聚焦离子束XeF 2气体辅助刻蚀(gas assisted etching,GAE)相结合的微纳加工技术。通过扫描电镜观察FIBI 横截面研究了聚焦离子束加工参数与离子注入深度的关系。当镓离子剂量大于1 4 1017i on cm 2时,聚焦离子束注入层中观察到均匀分布、直径10~15nm 的纳米颗粒层。以此作为XeF 2气体反应的掩膜,利用聚焦离子束XeF 2气体辅助刻蚀(FIB GAE)技术实现了多种微纳米级结构和器件加工,如纳米光栅、纳米电极和微正弦结构等。结果表明该方法灵活高效,很有发展前途。关键词:聚焦离子束(FIB);离子注入;气体辅助刻蚀(GAE);微结构中图分类号:TH73;TH74;O59 文献标识码:A 收稿日期:2008 11 19;修订日期:2008 12 16 基金项目:高等学校学科创新引资计划资助(B07014). 作者简介:徐宗伟(1978-),男(满族),辽宁人,博士后.E mail:zongwei xu@163.c om.*通讯作者:房丰洲(1963-),男(汉族),黑龙江人,教授.E mail:fzfang@https://www.wendangku.net/doc/659619395.html,. 聚焦离子束(focused ion beam,FIB)加工技术在 微纳米结构的加工中得到广泛的应用[1,2] 。聚焦离子束系统不仅能够去除材料(铣削加工),还具有添加材料(离子注入和沉积)加工的能力。离子注入是采用高能离子轰击样品表面,使高能离子射入样品,入射离子通过与工件中的原子碰撞,逐渐失去能量,最后停留在样品表层。对聚焦离子束注入损伤的显微研究目前普遍使用的是透射电子显微镜[3] 。透射电子显微镜具有分辨率高的优点,但透射电镜样品的制备难度较大。 与传统的掩模注入法相比,运用聚焦离子束系统进行定点离子注入,不仅大大节省成本,还可节约加工时间[4] 。聚焦离子束离子注入已被尝试应用于纳米结构和器件的加工研究,主要方法是利用FIBI 层作为掩膜,结合湿法刻蚀[5] 或反应离子深刻蚀 [6] 。 利用FIBI 和KOH 溶液湿法刻蚀的加工方法,可在硅基底上加工纳米悬臂梁。FIBI 还可以用来增强聚合物材料的抗刻蚀性 [1] 。目前FIBI 结合后续的湿 法刻蚀及反应离子刻蚀的方法将刻蚀除离子注入区域外基底所有其它位置,无法实现在局部位置的刻蚀加工,限制了离子注入技术的应用。 本文首先研究了聚焦离子束加工参数对离子注入深度的影响规律,以及聚焦离子束离子注入层作为蚀刻掩膜时离子束照射剂量的临界值。提出了聚焦离子束离子注入结合聚焦离子束XeF 2气体辅助刻蚀加工微纳结构的方法,实现了纳米光栅、纳米电 极和准三维复杂结构的微纳结构和器件的加工。 1 实验 使用FIB SE M 双束系统(FEI Nova Nanolab 200)对Si(100)基底进行离子注入。FE SE M 的图像分辨率为1 1nm,而聚焦离子束束斑直径可小至5nm 。系统使用镓离子作为离子源,加速电压为5~30kV,工作电流为1pA~20nA 。 2 FIBI 的显微组织研究 2 1 离子注入深度研究 利用聚焦离子束对FIBI 层进行切截面加工,然后用场发射扫描电镜对离子束注入截面进行观测,如图1a 所示。图1b 所示是对聚焦离子束注入层的横截面高分辨率观察结果。聚焦离子束工作参数为30kV 30pA,加工区域为2 m 2 m 。如果离子束照射剂量大于7 0 1016 ion cm 2 ,在离子注入层的横截面上会出现直径10~15nm 的纳米颗粒。当离子束照射剂量较小时,离子注入层厚度随加工时间的增加而增大;当离子束照射剂量增加到一定程度,离子铣削和离子注入达到动态平衡,离子注入层的厚度趋于稳定。 图1b 反映了离子注入层深度可通过离子注入层横截面测量得到。为避免聚焦离子束加工再沉积对测量结果的影响,以注入层最上面到最下面的纳米级颗粒间的距离作为离子注入深度,对加速电压