微納習(xí)題解答

1、1. 套準精度，套準容差的定義。大約關(guān)鍵尺寸的多少是套準容差？套準精度是測量對準系統(tǒng)把版圖套準到硅片上圖形的能力。套準容差描述要形成圖形層和前層的最大相對位移，一般, 套準容差大約是關(guān)鍵尺寸的三分之一。2. 信息微系統(tǒng)的特點是什么？低成本，能耗低，體積小，重量輕，高可靠性和批量生產(chǎn)，可集成并實現(xiàn)復(fù)雜功能。3. 微加工技術(shù)是由什么技術(shù)發(fā)展而來的，又不完全同于這種技術(shù)。獨特的微加工技術(shù)包括哪些？(1) 微電子加工技術(shù)；(2)表面微制造、體硅微制造和 LIGA工藝。4.微電子的發(fā)展規(guī)律 為摩爾定律，其主要內(nèi)容是什么 ？集成電路芯片的集成度每三年提高4倍，而加工特征尺寸縮小2倍5.單晶、多晶和非晶的特

2、點各是什么？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，即晶格位置非晶：原子不具有長程有序，其中的化學(xué)鍵，鍵長和方向在一定的范圍內(nèi)變化；多晶：是彼此間隨機取向的小單晶的聚集體，在工藝過程中，小單晶的晶胞大小和取向會時常發(fā)生變化，有時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， 半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力明顯變化；在純凈半導(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)量級的變化7. 在光滑的金屬和空氣界面，為什么不能激發(fā)表面等離子體波？對于光滑的金屬表面，因為表面等離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

3、的主要目的是什么？將電子約束在靶材料表面附近，延長其在等離子體中運動的軌跡，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)點是什么？高衍射效率、優(yōu)良的色散功能、減小微細加工的難度、獨特的光學(xué)功能10.描述曝光波長與圖像分辨率的關(guān)系，提高圖像分辨率，有哪些方法？(1)分辨率公武:NA = 2 rO/D,數(shù)值孔徑；K1是工藝因子：0.60.8(2) 減小波長和 K1，增加數(shù)值孔徑11.什么是等離子體去膠，去膠機的目的是什么？氧氣在強電場作用下電離產(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.硅槽干法刻蝕過程中側(cè)壁是如何被保護而不被

4、橫向刻蝕的？通過控制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14.刻蝕工藝有哪兩種類型？簡單描述各類刻蝕工藝干法刻蝕：在氣態(tài)等離子體中，通過發(fā)生物理或化學(xué)作用進行刻蝕濕法刻蝕：采用液體腐蝕劑，通過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)涉及三個理論領(lǐng)域，其中標(biāo)量衍射理論適用于設(shè)計d=10入的微納光學(xué)器件；矢量衍射理論適用于設(shè)計d入的微納光學(xué)器件；等效介質(zhì)折射理論適用于設(shè)計d=入/10的微納光學(xué)器件。16.在紫外光刻

5、中，正性光刻膠曝光后顯影時將被溶解，負性光刻膠曝光后顯影時將被保留下來 17.光刻中，g線波長是指436nm,i線是指365nm.18干法刻蝕中的負載效應(yīng)是指分為宏觀和微觀二種；宏觀負載效應(yīng)指當(dāng)反應(yīng)腔中硅片過多，或硅片上待刻區(qū)域面積過大時， 導(dǎo)致刻蝕速率降低的現(xiàn)象。微觀負載效應(yīng)指硅片表面極小區(qū) 域內(nèi)刻蝕速率的不同19. 連續(xù)面型浮雕結(jié)構(gòu)的制作方法有：基于灰階掩膜的投影法和采用電子束或激光束的束能 直寫法。20. 正性光刻膠曝光顯影時將被溶解，負性光刻膠曝光后顯影時將被保留下來，依此作圖， 注明保留部分依此作圖，注明保留部分。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？為什么說表

6、面等離子體技術(shù)可以突破衍射極限？( 1)等離子體中粒子的各種集體運動模式(2) 棱鏡耦合 波導(dǎo)結(jié)構(gòu) 衍射光柵結(jié)構(gòu)強聚焦光束 近場激發(fā)(3) 垂直方向的傳播是倏逝場22. 陣列發(fā)生器有那幾種類型？(此答案有待考證)成像平面陣列發(fā)生器、菲涅爾平面陣列發(fā)生器、傅里葉變換陣列發(fā)生器、級聯(lián)型陣列發(fā)生器 二、論述題1. 以圖解形式描述二元光學(xué)原理以及器件制作工藝衍射效率第一塊淹複版光刻41%蝕刻tn2位相器件第二塊掩模版蓄二汶4位相器件85%第三塊掩複版（第三次光刻!1/1 ”r/ / 第三次蝕刻、 8位相器件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

7、膠之后的基片進行曝 光，之后再進行顯影，反復(fù)多次就可以得到所需的透鏡陣列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：dif=(消熱差原理：對于折射光學(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， 溫度降低，焦距變小；衍射光學(xué)表面微結(jié)構(gòu)對溫度不敏感，且具有負熱差特性，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，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

8、間有序排列的周期可與光的波長相比位于同一量級，而折射率的變化反差較大時帶與帶之間有可能會出現(xiàn)類似于半導(dǎo)體禁帶的光子禁帶” （photo nic 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，通過設(shè)計可以人為調(diào)控經(jīng)典波的傳輸。特點 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，與缺陷態(tài)頻率符合的光子會被局限在缺陷位置，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從而實現(xiàn)相移掩膜

9、。5深硅干法刻蝕過程中形成高深寬比的方法。對于高深寬比窗口， 化學(xué)刻蝕劑難以進入， 反應(yīng)生產(chǎn)物難以出來。解決辦法：將等離子體定向推進到高深寬比窗口，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，每一個存儲器上有 2條尋址電位，2條連接 電極，2個支撐桿上通過扭臂鏈控制一個微型反射鏡形成一個蹺蹺板的結(jié)果。DMD每個像素都是一個可以繞軸轉(zhuǎn)動的微鏡， 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)于一個光開關(guān)。7試述測微輻射熱計器件采用熱隔離結(jié)構(gòu)的原因（1）機械支撐方面，支撐微輻射熱計器件的敏感探測元件。 （2 ）作為電子學(xué)通道，將熱成像電子信號傳遞并讀出。（3）熱量傳導(dǎo)時，是熱量損失的重要通道。8. 畫圖解釋剝離工藝MASKSUBSTRATE(a*SURSTRrtTE三、分析計算題：1. 采用解析法設(shè)計一個主焦距長度為1mm,通光口徑為0.3mm的硅菲涅爾衍射微透鏡采用2臺階量化方案，并給出掩膜版設(shè)計參數(shù)。設(shè)計波長為4卩m,硅的折射率為 3.4,設(shè)成像空間折射率n=1 。2初取口二_1,已知焦距，算出。 由此算出菲涅爾波帶片的半徑分布 止=入/2心-皿）,由此算出兩次光刻的光刻