微纳光电子练习题

微纳光电子练习题

一、简答题：

1. 套准精度的定义,套准容差的定义。大约关键尺寸的多少是套准容差.

套准精度是测量对准系统把版图套准到硅片上图形的能力。

套准容差描述要形成图形层和前层的最大相对位移。

一般，套准容差大约是关键尺寸的三分之一。

2. 亚波长结构的光学特性。

亚波长结构的光学特性：

-- 光波通过亚波长结构时，光的衍射消失，仅产生零级反射和透射，等效为薄膜，可用于抗反射元件和双折射元件；

-- 采用空间连续变化的亚波长结构可获得偏振面的衍射，形成新型偏振器件；

-- 表面等离子波亚波长光学利用表面等离子体波共振（SPR）原理：波导，小孔增强，局域增强等

4. 微电子的发展的摩尔定律是什么?何谓后摩尔定律？

集成电路芯片的集成度每三年提高4倍，而加工特征尺寸缩小

倍，这就是摩尔定律

5. 单晶、多晶和非晶的特点各是什么？

单晶：几乎所有的原子都占据着安排良好的规则的位置，即晶格位置；——有源器件的衬底

非晶：如SiO2, 原子不具有长程有序，其中的化学键，键长和方向在一定的范围内变化；

多晶：是彼此间随机取向的小单晶的聚集体，在工艺过程中，小单晶的晶胞大小和取向会时常发生变化，有时在电路工作期间也发生变化。

6. 半导体是导电能力介于___导体_____和___绝缘体_____之间

的物质；当受外界光和热作用时，半导体的导电能力___明显变化______; _______往纯净的半导体中掺入某些杂质_______可以使半导体的

导电能力发生数量级的变化。

7. 在光滑的金属和空气界面，为什么不能激发表面等离子体

波？

对于光滑的金属表面，因为表面等离子体波的波矢大于光波的波矢，所以不能激发表面等离子体波。

8. 磁控溅射镀膜工艺中，加磁场的主要目的是什么？

将电子约束在靶材料表面附近，延长其在等离子体中运动的轨迹，提高与气体分子碰撞和电离的几率

9. 谐衍射光学元件的优点是什么？

高衍射效率、优良的色散功能、减小微细加工的难度、独特的光学

功能

10.描述曝光波长与图像分辨率的关系，提高图像分辨率，有哪

些方法？

K1 is the system constant 工艺因子：0.6～0.8

NA = 2 ro/D, 数值孔径

改进分辨率的方法

增加NA减小波长减小K1

11. 什么是等离子体去胶，去胶机的目的是什么？

氧气在强电场作用下电离产生的活性氧，使光刻胶氧化而成为可挥发的CO2、H2O 及其他气体而被带走；

目的是去除光刻后残留的聚合物

12. 硅槽干法刻蚀过程中侧壁是如何被保护而不被横向刻蚀的？

通过控制F/C的比例，形成聚合物，在侧壁上生成抗腐蚀膜

13. 折衍混合光学的特点是什么？

折衍混杂的光学系统能突破传统光学系统的许多局限，在改善系统成像质量减小系统体积和质量等诸多方面表现出传统光学不可比拟的优势

14. 刻蚀工艺有哪两种类型？简单描述各类刻蚀工艺。

干法刻蚀：在气态等离子体中，通过发生物理或化学作用进行刻

蚀

湿法刻蚀：采用液体腐蚀剂，通过溶液和薄膜间得化学反应就能够将暴露得材料腐蚀掉

15. 微纳结构光学涉及三个理论领域，其中标量衍射理论适用于设计___d>=10λ___ 的微纳光学器件；矢量衍射理论适用于设计___d～λ__的微纳光学器件；等效介质折射理论适用于设计

__d<=λ/10__的微纳光学器件。

16．在紫外光刻中，正性光刻胶曝光后显影时将被__溶解___，负性光刻胶曝光后显影时将被__保留下来__.

17. 光刻中，g 线波长是指_436_nm,i 线是指_365_nm。18．干法刻蚀中的负载效应是指__刻蚀速率和刻蚀面积成反比_.

19. 连续面形浮雕结构的制作方法有：______基于灰阶掩膜的投影法和采用电子束或激光束的束能直写法__.

20．在下图中画出曝光后剩余的图形。并指出曝光中驻波效应产生的原因和解决办法。

正性光刻胶曝光显影时将被溶解，负性光刻胶曝光后显影时将被保留下来

在光刻胶曝光的过程中，透射光与反射光（在基底或者表面）之间会发生干涉。这种相同频率的光波之间的干涉，在光刻胶的曝光区域内出现相长相消的条纹。光刻胶在显影后，在侧壁会产生波浪状的不平整。

解决方案：a、在光刻胶内加入染色剂，降低干涉现象；b、在光刻胶的上下表面增加抗反射涂层；c、后烘和硬烘。

21．何谓表面等离子体波，激发表面等离子体波有哪几种方法？为什么说表面等离子体光学可以突破衍射极限？

（1）等离子体中粒子的各种集体运动模式

（2）棱镜耦合波导结构衍射光栅结构强聚焦光束近场激发（3）垂直方向的传播是倏逝场

22. 为什么镀膜时镀膜室内要具有一定的真空度？

在真空条件下成膜可减少蒸发材料的原子、分子在飞向基板过程中与分子的碰撞，减少气体中的活性分子和蒸发源材料间的化学反应（如氧化等），以及减少成膜过程中气体分子进入薄膜中成为杂质的量，从而提供膜层的致密度、纯度、沉积速率和与基板的附着力。

23. 何为反应溅射镀膜？

在溅射镀膜时，引入某些活性反应气体来改变或控制淀积特性，从而对薄膜的成分和性质进行控制

24. 制备连续浮雕面型结构有哪些方法？

基于灰阶掩膜的投影法

采用电子束或激光束的束能直写法

25.从微纳结构的光学原理出发解释孔雀的羽毛为什么会呈现不同的颜色。

26. 简述采用BOSCH 工艺制作高深宽比结构的技术原理。

二、论述题：

1. 以图解形式描述二元光学原理，并以八台阶为例简述器件的主要制作步骤。