（光学工程专业论文）基于软光刻的短距离光互连研究.pdf

浙江人学博士论文 摘要 最近，处理器速度和处理能力的迅速发展，显著提高了模块、线路板、背板和机柜之 间的数据传输速率。在先进的高性能计算系统、交互多媒体以及高速交换网络通信系统中， 数据传输速率已经超过了3g b p s 。同时，更高数据传输速率的需求，也导致芯片内部和 芯片间电互连方案的复杂度和成本日益增加。为了解决上述问题，世界上的主要研究机构 都在大力发展光互连作为替代铜线的可行方案。 光学互连技术能提供更高的数据带宽，扩展的i o 密度，更低的串扰，并且无电磁交 扰现象，布线的重量和尺寸都能得到降低。然而，光电组件、模块、连接器，以及用于短 距离通讯( 湖- 2 _ ”1 n l 1 5 5 1 7 冀2 船冀 一拍强j 舾恻姆黼) 图卜9s u 一8 光刻胶厚度与甩胶转速的关系曲线f 7 2 】 本文中的母版制作主要采用计算机数控( c o m p u t e rn u m e r i c a lc o n t r o l ，c n c ) 雕刻技 术。作为一种微机械加工技术，c n c 雕刻技术是传统雕刻和数控技术结合的产物，它秉承 了传统雕刻精细轻巧、灵活自如的操作特点，同时利用了传统数控加工中的自动化技术， 并将二者有机地结合在一起，成为一种先进的雕刻技术。所有这些技术最终都是通过c n c 雕刻机转化为真正的生产能力。c n c 雕刻机集c a d 技术、计算机辅助制造( c o m p u t e ra i d e d m a n u f a c t u r e ，c a m ) 技术、数控技术、精密制造技术于一体，是目前较先进的雕刻设备， 我们采用的是北京精雕科技有限公司生产的j d p m s 雕刻机，如图1 - 1 0 所示，它主要用于 轻型加工领域中的精密雕刻和钻铣加1 7 3 。精雕c n c 雕刻系统的平面雕刻功能主要用于加 工各种平面图形表示的几何模型，包括钻孔、单线雕刻、轮廓切割、区域雕刻和影像雕刻 五种雕刻方式；而对三维对象可以采用曲面雕刻和投影雕刻两种方式，其中投影雕刻功能 1 4 船 o 譬摹廿，s撂冀卫u霉一墨 浙江 学博十论立 可以将现有的雕刻路径投影到曲面模型上。适合于在成品表面雕刻各种文字或圈标以及在 一些局部区域实现曲面的精细雕刻三种典型雕刻对象的雕刻加工流程如图1 一1 1 所示 根据所需徽结构的尺寸和表面精度要求，确定合适的雕刻加工工艺，得到合格的高精度母 版，再通过光学抛光，进一步降低结构边墙的粗糙度，利用软光刻工艺后可进行高精度馓 纳米复制。 陪同 羞垦一l 垦一 目i 1 0j n p m s 库划机 目l - i ic n c 摩刘漉示意目 浙江大学博上论文 1 3 6 软光刻工艺之一：自组织单层和微印刷技术 作为一种便利且低成本的微纳米制作方法，软光刻是一系列基于自组织模制的技术总 称【7 4 】。本章节将介绍软光刻的几种主要工艺类型，包括自组织单层s a m s ( s e l f - a s s e m b l e d m o n o l a y e r s ) ，7 5 1 、微印刷技术uc p ( m i c r o c o n t a c tp r i n t i n g ) p 6 1 、再铸模r e m ( r e p l i c am o l d i n g ) 7 7 , 7 8 、毛细管成模m i m i c ( m i c r o m o l d i n gi nc a p i l l a r i e s ) 【7 9 】和微传递成模“t m ( m i c r o t r a n s f e r m o l d i n g ) s o l 等。 如上所述，深紫外光刻、电子书直写和x 射线刻蚀是纳米结构( 尺寸 2 0 0 n m 的s a m s 大都通过“c p 产生。修改印章或者印刷过程就能 使c p 产生出较小的特征。“c p j v 上后续的选择性化学刻蚀能够是各种材料产生微米和纳 米结构，且具有可控的形状和尺寸规格，在传感器、电化学以及光学设备等领域具有直接 应用。但成品的质量暂时还不能满足微电子设备的制作要求。原因在于：首先，最好的s a m s 只能形成在金和银【8 1 】上，而这些金属是不能被作为微电子设备制造的掩膜；其次，即使是 高质量的s a m s 也具有相对搞的缺陷密度( 5 p i t s m m - 2 ) ；第三，多层图形制作的技术还没有 被开发出来。 1 6 浙江大学博士论文 叫h - 叫1 4 - 臣搓蚴一妇 旧= 黔一 l t ) p e e l o f f 刚p a r n p 嘣 琵z z 婴z 芴舢 i i o r o c o n t a c t p 帆