微納光電子復(fù)習(xí)

1、一、 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 版圖套準(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(zhǎng)結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性。亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性：- 光波通過(guò)亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)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(zhǎng)結(jié)構(gòu)可獲得偏振面的衍射，形成新型偏振器件；- 表面等離子波亞波長(zhǎng)光學(xué) 利用表面等離子體波共振（ SPR）原理：波導(dǎo)，小孔增強(qiáng)，局域增強(qiáng)等4. 微電子的發(fā)展的摩爾定律是什么?何謂后摩爾定律？集成電

2、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(zhǎng)程有序，其中的化學(xué)鍵，鍵長(zhǎng)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(guò)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_; _往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(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

3、金屬和空氣界面，為什么不能激發(fā)表面等離子體波？對(duì)于光滑的金屬表面，因?yàn)楸砻娴入x子體波的波矢大于光波的波矢，所以不能激發(fā)表面等離子體波。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表面附近，延長(zhǎng)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(zhǎng)與圖像分辨率的關(guān)系，提高圖像分辨率，有哪些方法？ K1 is the system constant 工藝因子： 0.60.8NA = 2 ro/D, 數(shù)值孔徑改進(jìn)分辨率的方法增加 NA減小波長(zhǎng)減小

4、 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(guò)程中側(cè)壁是如何被保護(hù)而不被橫向刻蝕的？ 通過(guò)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)不可比擬的優(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(guò)發(fā)生物理或化學(xué)作用進(jìn)行刻蝕 濕法刻蝕：

5、采用液體腐蝕劑，通過(guò)溶液和薄膜間得化學(xué)反應(yīng)就能夠?qū)⒈┞兜貌牧细g掉15. 微納結(jié)構(gòu)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>=10_ 的微納光學(xué)器件；矢量衍射理論適用于設(shè)計(jì)_ d_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<=/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_保留下來(lái)_. 17. 光刻中， g 線波長(zhǎng)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 結(jié) 構(gòu) 的 制 作 方 法 有 ： _基于灰階掩

6、膜的投影法和采用電子束或激光束的束能直寫法_.20 在下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 和解決辦法。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)將被保留下來(lái)在光刻膠曝光的過(guò)程中，透射光與反射光（在基底或者表面）之間會(huì)發(fā)生干涉。這種相同頻率的光波之間的干涉，在光刻膠的曝光區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)相長(zhǎng)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)加入染色劑，降低干涉現(xiàn)象；b、在光刻膠的上下表面增加抗反射涂層；c、后烘和硬烘。21 何謂表面等離子體波，激發(fā)表面等離子體波有哪幾種方法？為什么 說(shuō)表面等離子體光學(xué)可以突破衍射極限？（1）等離子體中粒

7、子的各種集體運(yùn)動(dòng)模式   （2） 棱鏡耦合  波導(dǎo)結(jié)構(gòu)   衍射光柵結(jié)構(gòu)   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(guò)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)反應(yīng)（如氧化等），以及減少成膜過(guò)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

8、板的附著力。23. 何為反應(yīng)濺射鍍膜？在濺射鍍膜時(shí)，引入某些活性反應(yīng)氣體來(lái)改變或控制淀積特性，從而對(duì)薄膜的成分和性質(zhì)進(jìn)行控制24. 制備連續(xù)浮雕面型結(jié)構(gòu)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.從微納結(jié)構(gòu)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 工藝制作高深寬比結(jié)構(gòu)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)行曝光，之后再進(jìn)行顯影，反復(fù)多次就可以得到所需的透鏡

9、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(zhǎng)，溫度降低，焦距變??；衍射光學(xué)表面微結(jié)構(gòu)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。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結(jié)構(gòu)，當(dāng)這種空間有序排列的周期可與光的波長(zhǎng)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

10、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，是一種新型的人工結(jié)構(gòu)功能材料，通過(guò)設(shè)計(jì)可以人為調(diào)控經(jīng)典波的傳輸。特點(diǎn)  光子帶隙：在一定頻率范圍內(nèi)的光子在光子晶體內(nèi)的某些方向上是嚴(yán)格禁止傳播的 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

11、實(shí)現(xiàn)相移掩膜。5. 深硅干法刻蝕過(guò)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，反應(yīng)生產(chǎn)物難以出來(lái)。 解決辦法：將等離子體定向推進(jìn)到高深寬比窗口，離子方向性垂直表面。高密度等離子體。6. 試述數(shù)字微鏡器件（ DMD）的結(jié)構(gòu)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(guò)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

12、計(jì)器件采用熱隔離結(jié)構(gòu)的原因。（1）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。 （2）作為電子學(xué)通道，將熱成像電子信號(hào)傳遞并讀出。 （3）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. 論述微納結(jié)構(gòu)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(zhǎng)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)

13、計(jì)參數(shù)。設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為 4 m，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)如下圖的開孔結(jié)構(gòu)，開孔口的寬度為 10 m。假設(shè)采用<100>晶向 的硅晶圓片，各向異性腐蝕方法制作。試決定硅晶圓片背面的窗口尺寸 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. 如下圖，將折射率為 3.5 的無(wú)損耗電介質(zhì)用作為法布里-珀羅干涉儀， （ 1） 計(jì)算自由譜范圍（軸向橫間隔）和干涉儀的帶寬。 （ 2）如果環(huán)境介質(zhì)替換成折射率 n