【正文】 利用垂直抽減法的原理還。利用者一個(gè)特性可以在硅上形成V形槽結(jié)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)垂直抽減法的關(guān)鍵是支撐材料和沉積材料的化學(xué)不兼容性，即刻蝕其中一種材料時(shí)對(duì)其余材料沒(méi)有損傷。通過(guò)上述方法獲得的納米通道的寬度取決于熱氧化硅的深度或者二氧化硅層的厚度，與光刻的分辨率無(wú)關(guān)。與側(cè)壁沉積不同的是，側(cè)壁沉積是以沉積的薄膜作為最后的圖形結(jié)構(gòu)，垂直抽減法則是將側(cè)壁的薄膜刻蝕清除，以清除后留下來(lái)的間隙作為最后的圖形結(jié)構(gòu)。 離子束造型——低劑量的離子束輻照懸空的薄膜會(huì)引起薄膜表面的原子的遷移，如果薄膜上有小孔，原子會(huì)向小孔邊緣移動(dòng)，逐漸將小孔縮小直至將小孔完全封住。 ⒉利用這一個(gè)技術(shù)也可以密封的溝道。 ⒈利用類(lèi)似的技術(shù)可以用來(lái)縮小孔的直徑。最精確也是最靈活的方法是聚焦離子束或者聚焦電子束輔助沉積。 所謂的橫向添加法就是從一個(gè)寬帶間隙開(kāi)始，通過(guò)沉積的方法不斷從兩端橫向添加材料，使得寬的間隙變窄。（四）橫向添加法 橫向添加法是獲得窄細(xì)的間隙結(jié)構(gòu)的一種間接加工方法。這種結(jié)構(gòu)的間隙一般要求在10nm以下，傳統(tǒng)的光刻與刻蝕技術(shù)很難獲得如此小的電極間隙。例如巧妙運(yùn)用正型光刻膠與付型光刻膠的顯影特性的差別，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)小于光學(xué)曝光分辨率的圖形。FIB最成功的例子是修剪計(jì)算機(jī)硬盤(pán)的讀寫(xiě)磁頭。其中聚焦離子束（FIB）是一種最好的，最靈活的微納米修剪技術(shù)。例如KOH對(duì)硅的腐蝕是各向異性的，腐蝕速率與晶面指數(shù)有關(guān)，通過(guò)設(shè)計(jì)特殊的掩模圖形可以實(shí)現(xiàn)所要求的納米結(jié)構(gòu)。對(duì)于上述方法，也可以將硅腐蝕，保留二氧化硅，形成非常窄細(xì)的溝道。 另一種橫向抽減方法是通過(guò)氧化將一部分硅轉(zhuǎn)化為二氧化硅，然后利用化學(xué)濕法腐蝕將二氧化硅部分腐蝕掉，從而形成尖細(xì)的硅結(jié)構(gòu)。 利用化學(xué)濕法腐蝕的各向同性和反應(yīng)離子刻蝕的部分各向同性，是實(shí)現(xiàn)橫向抽減的一種有效途徑。保護(hù)的方法之一是將支撐結(jié)構(gòu)掩埋，只留出供刻蝕的頂部。如：在二氧化硅上沉積Pt，在SiO2上沉積Si3N4薄膜，在SiO2上沉積多晶硅等。成功實(shí)現(xiàn)側(cè)壁光刻需要滿足兩個(gè)條件：①要保證支撐結(jié)構(gòu)的側(cè)壁足夠垂直；②在去除支撐結(jié)構(gòu)的時(shí)候，刻蝕或者腐蝕對(duì)薄膜材料沒(méi)有影響。 這樣就獲得了僅由二氧化硅側(cè)壁組成的圖形。（二）側(cè)壁沉積法 側(cè)壁沉積法（又叫做側(cè)壁光刻或者邊緣光刻）是通過(guò)向側(cè)壁沉積薄膜材料的方法來(lái)制作窄細(xì)條結(jié)構(gòu)。 間接加工并沒(méi)有特定的規(guī)則，也不遵循特定的原理。但是，并不是每一個(gè)從事于納米加工的人都具有這樣的條件，這是我們就需要一方面盡量發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的能力，另一方面想法設(shè)法克服現(xiàn)有設(shè)備的局限性。 與其他技術(shù)相比，噴粉微加工技術(shù)的特點(diǎn)是：①只適用于脆性材料，如玻璃和硅材料，而不適用于韌性材料；②噴墨加工所用的掩模除了需要韌性之外，還要具有一定的厚度；③噴墨加工是純粹的機(jī)械加工；④?chē)娔庸さ姆直媛适艿窖趸X直徑的限制，一般在50微米以上；⑤噴墨加工的粗糙度一般在微米量級(jí)。⒊噴粉微加工技術(shù)：噴沙工藝是一種傳統(tǒng)的機(jī)械加工工藝，常被用來(lái)加工大面積顯示屏，在噴沙工藝中所噴的不是沙，而是氧化鋁粉末，故文獻(xiàn)中一般稱為“噴墨加工”。電火花微加工與傳統(tǒng)的電火花加工沒(méi)有本質(zhì)上的區(qū)別，只是加工的尺寸較小。隨著電極或工件的移動(dòng)，放電電極就如同一個(gè)銑刀，將工件表面材料按照設(shè)計(jì)加工成一定的形狀。⒉電火花微加工技術(shù)：電火花加工（EDM）是利用兩個(gè)電極之間的火花放電產(chǎn)生的高溫使得火花放電區(qū)的材料熔化。 激光微加工的優(yōu)點(diǎn)是：①快速成型，不需要曝光顯影刻蝕等中間步驟；②可以加工其他方法無(wú)法加工的材料。激光微加工的另一個(gè)重要的發(fā)展是具有飛秒（一飛秒等于1015s）脈寬的激光的應(yīng)用。（八）干法刻蝕之六：其他物理刻蝕技術(shù)⒈激光微加工技術(shù)：傳統(tǒng)的激光加工技術(shù)是一種熱加工技術(shù)，由于熱加工會(huì)帶來(lái)一系列的問(wèn)題，故現(xiàn)在普遍采用的是激光冷加工技術(shù)。 與其他方法相比，XeF2氣相刻蝕具有以下優(yōu)點(diǎn)： ①XeF2只對(duì)硅起作用，因此具有很高的抗刻蝕比； ②刻蝕速率一定，與硅的晶像或摻雜水平無(wú)關(guān)； ③XeF2刻蝕是完全的各向同性刻蝕，而且橫向刻蝕能力很強(qiáng)，使之成為清除犧牲層，制作懸掛式微結(jié)構(gòu)的有效方法； ④XeF2刻蝕形成的表面非常粗糙，一般可達(dá)數(shù)微米以上。（七）干法刻蝕之五：反應(yīng)氣體刻蝕 利用二氟化氙（XeF2）在氣態(tài)下可以直接與硅發(fā)生反應(yīng)生成揮發(fā)性的SiF4產(chǎn)物的性質(zhì)，可以對(duì)硅表面進(jìn)行各向同性的刻蝕。 有三點(diǎn)需要注意：①由于離子束濺射刻蝕對(duì)材料沒(méi)有選擇性，掩模消耗速度快，因此刻蝕深度有限；②離子濺射產(chǎn)額與離子入射角度有關(guān)；③物理濺射不能形成揮發(fā)性產(chǎn)物，濺射產(chǎn)物會(huì)再次沉積到濺射系統(tǒng)的各個(gè)部位，包括樣品的其他部位。離子束濺射既可以刻蝕導(dǎo)電材料也可以刻蝕絕緣材料（加一個(gè)熱陰極中性化源來(lái)消除材料表面形成的正電場(chǎng)，使得濺射可以持續(xù)地進(jìn)行下去）。離子束濺射刻蝕又被稱為“離子束銑”。等離子體濺射一般不用來(lái)做刻蝕工具，而是作為薄膜沉積工具。 離子濺射刻蝕有兩種方式：①等離子體濺射；②離子束濺射。最常用的離子源氣體是氬氣。②用來(lái)清除犧牲層。 常用的結(jié)構(gòu)有：①平板電極結(jié)構(gòu)；②筒形反應(yīng)器刻蝕系統(tǒng)。（五）干法刻蝕之三：等離子體刻蝕等離子體刻蝕并不等同于反應(yīng)離子刻蝕，純粹的等離子體刻蝕主要是化學(xué)刻蝕，是各向同性的。對(duì)于單晶材料，離子損傷一般可以通過(guò)高溫退火工藝來(lái)消除；但對(duì)于Ⅲ——Ⅴ族元素則不適合，最有效的方法是降低離子的能量。如果樣品表面的晶面指數(shù)較低，離子就會(huì)進(jìn)入樣品表面后會(huì)形成對(duì)載流子陷阱，會(huì)造成晶格缺陷或雜質(zhì)。⒋離子損傷效應(yīng)：在反應(yīng)離子刻蝕中總是有一部分離子在陰極電場(chǎng)的加速下轟擊刻蝕表面。 其發(fā)生的機(jī)理是：離子在二氧化硅絕緣層表面形成了一個(gè)局部正電場(chǎng)，使得入射的正電荷發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。（SOI硅片有兩層單晶硅中間夾一層二氧化硅形成，底層的單晶硅叫做襯底層，頂層的單晶硅叫做器件層，中間的二氧化硅起到了絕緣的作用。解決辦法有向刻蝕表面噴射電子，中和刻蝕表面的電荷分布不均勻，達(dá)到減少微溝槽效應(yīng)的效果。其機(jī)理是高能離子在刻蝕結(jié)構(gòu)的側(cè)壁下滑并直接轟擊濺射側(cè)壁的邊角造成的，該機(jī)理已有蒙特卡洛法得到了證實(shí)。一般采取的方法有：①快速移走刻蝕表面的反應(yīng)產(chǎn)物或者減少表面反應(yīng)成分的不均勻分布，如采用高抽速真空系統(tǒng)，稀釋反應(yīng)氣體，采用脈沖式等離子體；②改變?cè)瓐D案的設(shè)計(jì)，如增添一些無(wú)用圖形來(lái)平衡圖形密度的分布。（密集的地方消耗的快，稀疏的地方消耗的慢）； 與刻蝕深寬比相關(guān)的負(fù)載效應(yīng)是指同一個(gè)襯底材料上不同尺寸的圖形的刻蝕深度不同，（寬的部分刻蝕的深，窄的部分刻蝕的淺）?？煞譃槿N類(lèi)型：宏觀負(fù)載效應(yīng)，微觀負(fù)載效應(yīng)，與刻蝕深寬比相關(guān)的負(fù)載效應(yīng)。（4）反應(yīng)離子深刻蝕中存在的問(wèn)題 反應(yīng)離子深刻蝕雖然具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，但隨著刻蝕深度的增加，也帶來(lái)了一系列的負(fù)面效應(yīng)，如：①負(fù)載效應(yīng)；②微溝槽效應(yīng)；③缺口效應(yīng)；④離子損傷效應(yīng)。 ICP技術(shù)同樣適用于除了硅以外的材料，如二氧化硅等。但是，如果被加工結(jié)構(gòu)的尺寸小于100nm的情況下，這種邊壁波紋效應(yīng)就不能忽略了。為了減弱這種波紋效應(yīng)，可以采用以下兩種方法：①縮短刻蝕與鈍化周期；②在刻蝕后進(jìn)行化學(xué)濕法拋光腐蝕。在整個(gè)的刻蝕過(guò)程中不斷的發(fā)生著“刻蝕——鈍化——刻蝕”的周期性過(guò)程。通過(guò)交替轉(zhuǎn)換刻蝕氣體和鈍化氣體就可以實(shí)現(xiàn)刻蝕和邊壁鈍化。由于化學(xué)反應(yīng)誘導(dǎo)的刻蝕本質(zhì)上都是各向同性的，但這種刻蝕對(duì)碳?xì)漕?lèi)聚合物的存在非常敏感，通過(guò)在側(cè)壁上沉積碳?xì)漕?lèi)化合物即可實(shí)現(xiàn)各向異性刻蝕。雖然，ECR也具有類(lèi)似于ICP的優(yōu)點(diǎn)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要微波功率源，存在微波諧振與樣品基板射頻源的匹配問(wèn)題等，現(xiàn)在已經(jīng)被ICP所取代。因此，ICP技術(shù)即可以產(chǎn)生很高的等離子體密度，又可以維持較低的離子轟擊能量。ICP技術(shù)解決了傳統(tǒng)的二級(jí)平板電極存在的高刻蝕速率與高抗蝕比這兩個(gè)相互矛盾的要求。⑴電感耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)（ICP） 反應(yīng)離子深刻蝕的第一個(gè)要求是較高的刻蝕速率。完全化學(xué)刻蝕是各向同性的，完全物理刻蝕雖然有很好的方向性，但選擇性差，對(duì)掩模具有刻蝕作用。（四）干法刻蝕之二：反應(yīng)離子深刻蝕 改善刻蝕的方向性，一直是反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)發(fā)展中不懈追求的目標(biāo)。當(dāng)樣品表面的溫度低于100℃，會(huì)在表面形成一個(gè)保護(hù)層，降低光刻膠或二氧化硅材料的消耗，提高刻蝕的各向異形度和掩模的抗刻蝕比。形成的“鈍化層”可以有意的引入含碳?xì)錃怏w的產(chǎn)生。利用這一特點(diǎn)可以提高刻蝕的各向異性?；瘜W(xué)活性氣體參與的刻蝕本質(zhì)上是各向同性的，只有離子物理濺射刻蝕是各向異性的。各種因素之間是彼此依存，相互影響的，要找到這些參數(shù)的最佳組合，需要大量的實(shí)驗(yàn)摸索。氬氣的流量存在一個(gè)最佳值，若果加入的氬氣過(guò)量，會(huì)稀釋化學(xué)活性氣體的濃度，加速掩模層的消耗。 ⑴氧氣，在CF4中加入10%的氧氣會(huì)使刻蝕速率增加10倍；刻蝕速率隨著氧氣流速的增加而增加，但對(duì)于抗刻蝕比則存在者一個(gè)最佳的氧氣流速值； ⑵氬氣，氬氣是惰性氣體，性能較為穩(wěn)定。為了消除這種記憶效應(yīng)引起的交叉污染，應(yīng)避免使用同一個(gè)刻蝕材料刻蝕多種不同的材料，而且在每一次刻蝕之前，應(yīng)對(duì)反應(yīng)室腔體進(jìn)行清洗。 即使腔體材料是化學(xué)惰性的，材料在刻蝕的過(guò)程中也會(huì)因物理濺射沉積到陽(yáng)極或反應(yīng)室腔體上。 陰極材料若受到濺射，將會(huì)極大的消耗掉反應(yīng)活性離子，影響刻蝕速率。） ⑤電極材料： 電極包括陰極和陽(yáng)極，將被刻蝕的樣品放置在陰極表面，將陽(yáng)極和反應(yīng)室側(cè)壁接地。 但是溫升對(duì)高質(zhì)量反應(yīng)離子刻蝕是有害的：⑴溫度升高將導(dǎo)致作為掩模材料的光刻膠的軟化變形，并且光刻膠掩模的刻蝕速率也會(huì)增加；⑵溫度升高將導(dǎo)致橫向刻蝕速率的增加，使得刻蝕的各向異性度變差。但壓強(qiáng)也不是越低越好，若壓強(qiáng)過(guò)低，輝光放電將無(wú)法維持。③反應(yīng)室氣壓：—。原因一般有兩個(gè)：⑴放電功率的增加將導(dǎo)致電子能量的增加，使電離概率增加；⑵放電功率的增加將導(dǎo)致離子對(duì)陰極表面即材料表面的轟擊增加。 若流速太快，將導(dǎo)致反應(yīng)氣體的停留時(shí)間的縮短，導(dǎo)致刻蝕速率下降；若流速太快，將導(dǎo)致消耗的氣體得不到及時(shí)的供給，刻蝕速率下降。 以下介紹對(duì)刻蝕結(jié)果具有決定型影響的參數(shù)或者實(shí)驗(yàn)條件：①反應(yīng)氣體流速；②放電功率；③反應(yīng)室氣壓；④樣品材料表面溫度；⑤電極材料；⑥輔助氣體?？疾旆磻?yīng)離子刻蝕性能的主要指標(biāo)包括：①掩模材料對(duì)襯底材料的抗刻蝕比；②各向異性度；③刻蝕速率；④刻蝕的均勻性。沸騰溫度越高，該產(chǎn)物的揮發(fā)性就越低。 不同的刻蝕氣體對(duì)不同的材料的反應(yīng)生成物的揮發(fā)性是不同的。 反應(yīng)離子刻蝕中常用的化學(xué)活性氣體以鹵素類(lèi)氣體為主。 其反應(yīng)過(guò)程可以定性的歸納為：①物理濺射；②離子反應(yīng)；③產(chǎn)生自由基；④自由基反應(yīng)。 反應(yīng)離子刻蝕可以簡(jiǎn)單的歸納為離子轟擊輔助的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。但在陰極和陽(yáng)極表面會(huì)分別建立起一個(gè)負(fù)電場(chǎng)，由于陰極未接地，故形成的負(fù)電場(chǎng)較強(qiáng)。 （三）干法刻蝕之一：反應(yīng)離子刻蝕 ⑴原理：反應(yīng)離子刻蝕是在等離子體中發(fā)生的。一般有兩種方法來(lái)提高橫向腐蝕速率：①采用鹽酸和氫氟酸的混合液；②采用摻磷或摻硼的二氧化硅，有稱為磷硅玻璃（PSG）和硼硅玻璃（BPSG）。 實(shí)現(xiàn)去除腐蝕層的關(guān)鍵是——各向同性腐蝕。犧牲層工藝是制造表面可移動(dòng)的微結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵工藝。集成電路制造中，二氧化硅普便用來(lái)作為絕緣膜和鈍化膜。⑸化學(xué)腐蝕的一個(gè)主要問(wèn)題是腐蝕速率和腐蝕液體的流動(dòng)程度有關(guān)。⑶不同的混合比將得到不同的腐蝕速率，一般認(rèn)為有兩份氫氟酸和一份硝酸在加少量的醋酸的混合溶液具有最大的腐蝕速率。⑵最常用的酸性腐蝕液是氫氟酸，硝酸和醋酸的混合物，通常稱為HNA。掩?？梢酝ㄟ^(guò)光學(xué)曝光或者自組裝的方法來(lái)獲得。一般認(rèn)為，這是由于金屬顆粒能夠在氫氟酸中助推氧化還原反應(yīng)的原因。而且，金屬顆粒隨著硅被腐蝕而沉入自身造成的坑洞中，隨著時(shí)間的增加，腐蝕過(guò)程越來(lái)越深。3：硅的金屬輔助化學(xué)腐蝕金屬輔助化學(xué)腐蝕（MACE）是用化學(xué)濕法實(shí)現(xiàn)硅的各向異性腐蝕的另一種簡(jiǎn)單的方法。而且EDP對(duì)硅的摻雜濃度特別敏感，當(dāng)摻雜濃度上升是，硅的腐蝕效率會(huì)明顯的下降，故可以利用這一個(gè)特點(diǎn)形成腐蝕阻擋層，從而可以有選擇地腐蝕硅片。常用的堿性腐蝕液： ①由于二氧化硅在KOH的腐蝕速度大，故會(huì)出現(xiàn)大量的針孔，因此理想的掩模材料是氮化硅。由于光刻膠會(huì)溶解于堿性化學(xué)腐蝕劑，故不能用光刻膠作為掩模層。KOH在濃度為20%達(dá)到最大，并且隨著溫度的升高而逐漸升高。實(shí)現(xiàn)單晶硅的各向異性腐蝕必須用堿性化學(xué)腐蝕液。①購(gòu)買(mǎi)商業(yè)硅片：一般有兩種晶面——（100）晶面和（111）晶面。對(duì)準(zhǔn)不好，腐蝕的溝道的走向就不會(huì)沿著掩模設(shè)計(jì)的走向發(fā)展，而是沿著晶向的走向發(fā)展。由各向異性腐蝕方法制作凸形結(jié)構(gòu)是通常無(wú)法獲得尖角，為了獲得尖角，要對(duì)腐蝕掩模的圖形加以補(bǔ)償，留出充分的腐蝕余量。2：硅的各向異性腐蝕某些堿類(lèi)化學(xué)腐蝕液對(duì)硅的腐蝕與硅的晶界原子排列情況有關(guān)，故沿著不同的晶界方向有著不同的腐蝕速率。近年來(lái)，化學(xué)濕法腐蝕技術(shù)的熱點(diǎn)是微機(jī)電機(jī)構(gòu)和微微流體器件（二者的尺寸比集成電路大得多，使用化學(xué)濕法腐蝕技術(shù)完全可以滿足要求）。其最主要的特點(diǎn)是各向同性腐蝕，（當(dāng)然對(duì)于某些物質(zhì)，也會(huì)產(chǎn)生各向異性腐蝕）。選擇刻蝕方法應(yīng)根據(jù)其抗刻蝕比，各向異度性，刻蝕速率來(lái)選擇。 考察刻蝕方法的性能時(shí)有兩個(gè)基本參數(shù)：①掩模的抗刻蝕比——在刻蝕襯底材料的過(guò)程中掩模材料的消耗程度；②刻蝕的方向性或者各向異性度——在襯底不同方向刻蝕速率的比，有三種情況：各向同性，各向異性，部分各向異性。光刻膠在整個(gè)的加工過(guò)程中的作用是作為抗蝕劑的掩模。GLAD技術(shù)提供了一種簡(jiǎn)單的無(wú)掩模制備表面三維納米結(jié)構(gòu)的方法，我們也可以人為的設(shè)置孤島，控制沉積生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的形狀和密度。 如果令樣品臺(tái)同時(shí)旋轉(zhuǎn)和傾斜，則可以形成各種意想不到的三維納米結(jié)構(gòu)，如C形，S形，鋸齒形，螺旋形等。（八）掠角沉積法 對(duì)于熱蒸發(fā)，當(dāng)蒸發(fā)源和樣品表面之間具有一定的角度時(shí)，來(lái)自蒸發(fā)源的分子會(huì)在表面形成一些孤島，這些孤島會(huì)對(duì)后續(xù)的分子產(chǎn)生影響，這種差別會(huì)對(duì)后續(xù)的分子的影響越來(lái)越明顯，最終，表面沉積的薄膜主要由傾斜的柱狀結(jié)構(gòu)所組成，呈疏松多孔的形態(tài)。噴墨打印只是一種制圖手段，所制作的圖形結(jié)構(gòu)則完全取決于所沉積的材料。①氣流噴射打印——先將打印墨水在一個(gè)腔體內(nèi)霧化，再將霧化后的墨滴通過(guò)高壓氣流由噴嘴噴出，噴