螺螄殼裡做道場,用微納製造技術複製一個「新地球」

2021-01-13 NANA納納

在中國古代的道家典籍《莊子》裡,有這樣一則故事:蝸牛的兩根觸角上,各有一個小國家。它們常年徵戰不休,仿佛兩根蝸牛觸角就是整個世界。這則諷刺戰國時代諸侯之間無休止混戰的戲謔之作,放到今天來看,卻仿佛是對蓬勃發展的微納製造技術的預言。

千百年來,人類一直暢想著有一天,能在「螺螄殼裡做道場」,在極小的空間裡,創造繁複的大場面。

如今,微納製造技術的發展突飛猛進。從微觀世界出發,通過控制原子、分子和其他納米對象的相互作用力將各種單元構建在一起,讓複雜、龐大的結構與器件縮小到微納米尺度,這是多麼神奇的事兒。

微納製造技術分類,

主要分為平面工藝、

探針工藝、模型工藝。

小納將為大家主要介紹微納製造的平面工藝。

平面工藝大致可分為

刻蝕工藝、薄膜工藝、圖形化工藝(光刻)

【刻蝕技術】

刻蝕技術,是按照掩模圖形對襯底表面或表面覆蓋薄膜進行選擇性腐蝕或剝離的技術,可分為溼法刻蝕和幹法刻蝕。

溼法刻蝕最普遍,使用液態化學劑(酸、鹼、有機溶劑等)用化學方式去除基底表面的材料,一般只用於尺寸較大的情況。

幹法刻蝕是利用等離子體 (plasma) 來進行半導體薄膜材料的刻蝕加工。其最重要的優點是能兼顧邊緣側向侵蝕現象極微與高刻蝕率兩種優點。是亞微米尺寸下刻蝕器件的最主要方法。

【光刻工藝】

光刻是微納製造技術中最關鍵的工藝步驟,光刻的工藝水平決定產品的製程水平和性能水平。

光刻的原理是在基底表面覆蓋一層具有高度光敏感性光刻膠,再用光線透過光刻板照射在基底表面,被光線照射到的光刻膠會發生反應。此後用顯影液洗去被照射/未被照射的光刻膠, 就實現了圖形從光刻板到基底的轉移。

除了以上兩種減材刻蝕工藝,

還有增材生長工藝

以及增減材一體化工藝。

【薄膜工藝】

薄膜的形成方法主要有物理沉積、化學沉積和混合方法。

蒸發沉積(熱蒸發、電子束蒸發)和濺射沉積是典型的物理方法;

化學氣相沉積是典型的化學方法;

等離子體增強化學氣相沉積是物理與化學方法相結合的混合方法。

【增減材一體化工藝】

NANA金屬三維結構製備是一種更為先進的製造技術,不僅可以進行增材加工也可以進行減材加工。

利用該技術在半導體材料上對平面金屬鍍層進行電鍍或刻蝕,實現微納尺度內的金屬三維複雜結構製備。具有低成本、短周期,可快速迭代、快速驗證的優點,適用於實驗半導體技術。

微納製造技術是先進位造的重要組成部分,具有高精度、科技含量高、產品附加值高等特點,是衡量國家高端製造業水平的標誌之一。

現在,我們能在頭髮絲上建造出造艾菲爾鐵塔,在指甲蓋上做出一顆衛星。我們生活的世界,也因微納製造而更高效、更智能、更綠色。

或許在未來,

我們還能夠在螺螄殼裡

再造一個新世界,

一個像地球一樣繁榮興旺的微世界...

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