聚焦离子束辅助沉积微区制栅技术
2017-04-26 12:15:18   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

随着微纳米技术的发展和微加工产业的兴起，微纳米器件和结构在各行各业中应用越来越广泛。微纳米技术的广泛应用对传统的测量表征技术提出了新的挑战和需求，因此需要发展微米乃至纳米尺度的测量方法和手段。实现在微米尺度区域尽可能损伤小地制备光栅是光测实验力学领域需要突破的一个技术问题，基于这个需求，清华大学航天航空学院的研究人员提出了基于FIB 辅助沉积技术的微尺度下变形传感元件的制备方法，相比于采用FIB 直接在试件表面刻蚀栅线，该方法对试件表面的损伤小。相比于以往的传统方法，该方法的优势在于易于实施，操作简单，可以在微纳米器件的任意表面定位制栅，尤其适用于微纳米薄膜的变形测量。

FIB辅助沉积技术光栅制备原理

FIB沉积技术基本原理

聚焦离子束辅助沉积技术的基本原理如上图所示，由离子源发射被加速的高能离子经电子透镜聚焦打在试件表面。当采用FIB沉积模式时，前驱气体被源源不断地释放在聚焦区域，经高能离子作用发生分解，一般前驱气体是铂或者钨与高分子气体的化合物，当发生分解后，金属原子被沉积在试件表面，而分解的气体随之被排出。采用聚焦离子束辅助沉积技术在微区进行制栅，需要在FIB 系统对沉积的参数进行设置，并且通过反复实验对参数进行优化。

FIB辅助沉积功能在微区制栅

采用聚焦离子束铝膜表面沉积光栅

本研究采用的沉积对象是铝膜/PDMS 基底，铝膜的厚度1μm，PDMS基底厚度1mm。沉积参数：FIB 工作电压30KV，经过实验，优化后的束流是40PA，离子束驻留时间0.02μm。沉积速率是0.5733 μm2/nA/s，采用的频率是500lines/mm，光栅占款比为0.5，沉积厚度50nm。在铝膜裂纹处沉积的光栅如上图所示。同时由沉积的光栅与扫描线叠加形成的扫描云纹如上图右上角。

北京埃德万斯离子束技术研究所股份有限公司自主研发的离子束刻蚀机、离子束溅射镀膜机是非硅微纳机电制造的核心设备。其通用离子束刻蚀系统，除了可进行传统微纳结构刻蚀外，还可实现离子束清洗、材料表面抛光和材料减薄等功能，还可实现化学辅助离子束刻蚀（CAIBE）与反应离子束刻蚀（RIBE）。公司自主研发的离子束溅射薄膜沉积系统具有最宽范围材料适用性、最佳的沉积环境、优良的清洗功能、高密度金属厚膜、高材料利用率以及辅助溅射功能。