精密加工與納米技術(shù)課件

精密工程與納米技術(shù)制造工程研究所2001.11

精密加工和超精密加工技術(shù)

微細加工技術(shù)

納米技術(shù)與微型機械精密加工和超精密加工技術(shù)

精密工程的范疇精密工程是精密加工和超精密加工技術(shù)的總稱。精密加工是指加工精度為1~0.1微米、表面粗糙度為Ra0.1~0.01微米的加工技術(shù)。超精密加工是指加工誤差小于0.1微米，表面粗糙度小于Ra0.025微米的加工技術(shù)，又稱為亞微米加工技術(shù)。超精密加工技術(shù)目前，大多數(shù)學者都將超精密加工技術(shù)分為兩大類：

機械超精密加工技術(shù)非機械超精密加工技術(shù)機械超精密加工技術(shù)金剛石刀具超精密切削金剛石微粉砂輪超精密磨削精密研磨和拋光其它盒式超精密立式車床1.用低熱變形復合材料制成的拖板；2.淋浴冷卻液；3.陶瓷滾珠死杠；4.對稱熱源裝置；5.冷卻液噴射裝置；6.切屑回收裝置；7.熱變形補償微位移工作臺；8.卡盤附件；9.切屑回收裝置；10.油溫控制裝置；11.隔振功能和水平調(diào)整功能裝置；12.空氣靜壓主軸；13.冷卻散熱片；14.熱對稱殼體結(jié)構(gòu)；15.恒溫循環(huán)裝置；16.兩個熱對稱圓導軌；17.熱源隔離裝置；18.熱流控制功能和衰減能調(diào)整功能裝置；19.滾珠絲杠驅(qū)動用電子冷卻軸；20.熱對稱三點支撐結(jié)構(gòu)非機械超精密加工技術(shù)主要指微細電火花加工、微細電解加工、微細超聲加工、電子束加工、離子束加工、激光束加工等非傳統(tǒng)加工的精密化、微型化。可以很明顯地看出，所謂非機械超精密加工技術(shù)實際上就是超精密特種加工，這對特種加工而言是一個極好的機遇。非機械超精密加工技術(shù)不僅包含了通常的特種加工技術(shù)，而且包含了集成電路制作的一些微細加工技術(shù)。微細加工技術(shù)

微細加工方法

機械微細加工方法

非機械微細加工方法

能束加工

電鑄

光刻和立體光刻成形

半導體微細加工

等等微細加工技術(shù)微細超聲加工微細電解加工微細電火花加工電火花電解超聲加工立體光刻成形光刻電鑄加工能束加工半導體微細加工體硅加工硅表面微加工輻射光刻,電鑄,模鑄(X射線光刻)準輻射光刻,電鑄,模鑄(紫外光刻)離子束加工電子束加工激光束加工各向異性腐蝕自停止腐蝕深層離子腐蝕電化學腐蝕等離子及反應(yīng)離子刻蝕犧牲層腐蝕淀積集成電路制作技術(shù)

一塊集成電路芯片的主要工藝方法

外延生長是在半導體晶片表面沿原來的晶體結(jié)構(gòu)晶方向通過氣相法（化學氣相沉積）生長出一層厚度為10μm以內(nèi)的單晶層，以提高晶體管的性能，稱之為外延生長。外延生長層的厚度及其電阻率由所制作的晶體管性能決定。

氧化是在外延生長層表面通過熱氧化法生成氧化膜，該氧化膜與晶片附著緊密，是良好的絕緣體，可作絕緣層防止短路和電容絕緣介質(zhì)。光刻即刻蝕，是在氧化膜上涂覆一層光致抗蝕劑，經(jīng)圖形復印曝光（或圖形掃描曝光）、顯影、刻蝕等處理后，在基片上形成所需的精細圖形，在端面上形成窗口。真空蒸鍍在真空容器中，加熱導電性能良好的金、銀、鉑等金屬，使之成為蒸氣原子而飛濺到芯片表面，沉積形成一層金屬膜，是為真空蒸鍍，完成集成電路中的布線和引線準備，再經(jīng)過光刻，即可得到布線和引線。

微細加工的發(fā)展微細加工的發(fā)展出現(xiàn)了超微細加工，它們都以電子束、離子束和激光束三束加工為基礎(chǔ)，采用沉積、刻蝕、濺射、蒸鍍等加工手段進行各種處理。目前微細加工向著高深寬比三維工藝方向發(fā)展。

納米技術(shù)與微型機械納米技術(shù)主要包括：

納米材料納米級精度制造技術(shù)納米級精度和表面質(zhì)量檢測納米級微傳感器和控制技術(shù)微型機電系統(tǒng)納米生物學等

微型機電系統(tǒng)（微型機械）微型機械可以認為是一個產(chǎn)品其特征尺寸范圍應(yīng)在1μm~1mm，考慮到當前的技術(shù)水平，尺寸在1~10mm的小型機械和將來利用生物工程和分子組裝可實現(xiàn)的1nm~1μm的納米機械或分子機械，均可屬于微型機械范疇。微型閥微型泵微型電機微型飛機微型燃氣渦輪發(fā)動機