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 北航智能微纳公共创新中心加工测试能力简介

          北航智能微纳公共创新中心一期总使用面积3500平米,拥有超净环境实验室1500平米,包括1000平米的通用平台和500平米的特色平台。通用平台具备垂直加工精度0.1纳米、电学表征分辨率0.1纳秒、图形最小尺寸10纳米的加工能力。特色平台围绕北航空天信医特色研究方向及重大任务,由学院间跨学科合作,协同共建。北航微纳中心以通用平台为支撑,各特色平台协同互补,形成涵盖材料、器件、系统到仪器的全链微纳加工测试服务体系。通用平台具备薄膜沉积、图形化、光刻刻蚀、封装测试、性能表征等微纳加工及测试全流程能力;具备硅基、半导体、有机/生物分子、金属/合金等多材料体系加工能力;具备声、光、电、磁多性能综合测试能力。形成了贯通的微纳加工全工艺链条,将为开展材料与器件的工艺加工提供先进的、功能完备的加工平台。

一、图形化区加工能力

  具有接触式、电子束曝光、热探针直写、激光直写等设备,可实现10nm到微米的图形加工能力。

      1、紫外光刻机:(德国 SUSS MA6适用于所有标准化的光刻应用,支持双面曝光。

关键参数:

★曝光波长支持i-line/h-line/g-line

★曝光模式可支持硬接触、软接触、接近和真空4种模式;

★最小分辨率0.8微米;

★最大支持6inch可向下兼容;

★具备顶部和底部对准系统,正面套刻精度:≤±0.5um,反面套刻精度:≤±1um

★光强均匀度:100mm直径内≤±3%;

★曝光时间范围可调:0-999.9s

 

      2、单面对准紫外光刻机:(成都鑫南光G-25E4)采用紫外LED光源,进行紫外曝光,形成光刻图形。

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关键参数:

★单面曝光配置4LED专用曝光头,寿命大于2万小时;

★曝光面积110×110mm,光照度不均匀性:≤±3%

★曝光强度:024mw/cm2可调;

★紫外光中心波长:365nm

★曝光分辨率:2μm,套刻精度:1μm

★对准范围:XY调节 ±4mmQ向调节±3°

★曝光方式:接触式曝光,可实现硬接触、软接触和微力接触曝光;

★最大支持4inch,向下兼容;

★曝光定时:0999.9秒可调;

 

       3、电子束曝光设备:(北京大学研发)利用聚焦电子束,通过直写曝光,在晶片上获得图形化结构,是高精密微纳加工与芯片制造的核心设备。

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关键参数:

★配置30kV电子光学系统;

★可实现二次电子与背散射电子成像;

★激光干涉样品台,测量分辨率优于1nm

★基于FPGA的图形文件实时高速扫描输出,扫描速度优于40MHz

★写场拼接与套刻,精度达到50nm

 

       4、电子束曝光:SEM+图形发生器)适用于亚微米量级的电子束曝光。

关键参数:

★最小分辨率0.1微米,支持4inch(拼接)及以下尺寸曝光;

★具有图形分层设计功能,可实现单层和多层组合曝光;

★具有图像采集功能,可对样品图像进行平移、旋转、增益进行控制;

★具有标记检测和位置修正,用于拼接和套刻对准。

 

       5、无掩模光刻机:(苏州苏大维格科技 Microlab适用于微米量级的无掩模曝光,可以采用步进模式、矢量模式和DXF模式的直写系统。

关键参数:

★曝光光源:波长为405nmLED 芯片,输出功率为100mw

图形格式:支持二进制和灰度BMP图像,可使用大幅面的bmp图像,DXF点阵,DXF线性扫描,和GDSII模式光刻;

★支持有三个不同倍数的物镜:10X20X50X

XY轴的分辨率为10nm,运动行程为150mm

Z轴可以自动聚焦和伺服对焦;

★最小分辨率1微米,支持2inch及以下的无掩模曝光,可进行套刻,套刻精度500nm

 

        6、热探针直写:(瑞士 NanoFrazor)基于热扫描探针光刻技术,3D纳米结构高速直写,可以实现高精度3D纳米结构的直写和实时的形貌探测最小分辨率15nm,支持灰度直写等工艺。

关键参数:

★利用加热针尖直接刻写图案,分辨率优于20nm

★高速原位AFM轮廓成像;

★样品尺寸100×100mm2

★可实现闭环光刻;

★灰度曝光,分辨率及精度达到2nm

★利用原位AFM实现精准的对准,从而实现无掩膜套刻及写场拼接。

 

       7、激光直写设备:(英国DMO公司 MicroWriter ML)无掩模板直写系统,具有高书写速度和低成本的特点。

关键参数:

★最大直写面积149×149mm

★支持电子角度修正;

11μm分辨率405nm激光直写头;

★镜内带有光学反射探测器的激光扫描显微镜;

★半导体红光激光自动对焦系统;

★自动校正软件和针孔传动探测器;

★最小分辨率1微米,具备直写功能和套刻直写功能,套刻精度1微米。

 

二、化学工艺区加工能力

  具有化学清洗、湿法刻蚀、超临界干燥、化学机械抛光、精密电镀/电铸、手套箱等设备,主要采用化学方法,实现样品的清洗、表面形貌加工等能力。

       1、湿法台(3台):(中电科45所)具备有机清洗、使用酸碱盐等对金属、非金属等材料腐蚀。提供所需化学液、附属天平、热板、磁力搅拌、烘箱、显微镜、真空柜、超临界干燥,真空存样等多种功能,可实现工艺质量全面控制。

关键参数:

★可提供PIRANHASC-1SC-2HF的标准RCA清洗;

★可提供去胶剂、丙酮、乙醇、异丙醇的有机清洗;

★可提供氮化硅的HF/BOE腐蚀,HF氧化硅牺牲层释放、BOE氧化硅掩膜图形化;

★可用于酸、碱、盐及双氧水的金属腐蚀工艺;

★可提供体硅KOH腐蚀及要求金属选择比的TMAH体硅腐蚀。

 

       2CMP化学机械抛光机:(韩国G&P POLI500,已采购预计12月到货)可用于各类半导体集成电路、氧化物、金属、STISOI等产品的CMP平坦化抛光,兼容468英寸晶圆。

关键参数:

★抛光头气囊支持5个以上分区压力控制,每个分区压力均可单独控制;

★抛光头晶圆背压压力范围10-700g/cm2

★抛光头转速范围30-200rpm

★抛光头摆动范围±12mm

★保持环压力控制范围10-700g/cm2

★抛光盘转速范围30-200rpm

★抛光盘内置冷却通道,可实现抛光盘温度恒定控制;

★设备具有终点检测功能,可自动判断工艺终点;

★抛光液流速0-400ml/min

★修整器转速30-160rpm,压力3-10gf

8英寸晶圆表面氧化硅CMP工艺,可实现粗糙度≤0.2nm

 

       3、微结构精密电铸机:(德国MOT μGALV,已采购预计12月到货)兼容864英寸及不规则样品电铸,具备Cu RDLCu TSVNiNiFe电铸能力

关键参数:

★电源可输出电流0-10A,最小电流5mA,电流精度0.1mA,波动度小于1%,可输出直流、正负脉冲、正弦、方波、锯齿、三角等多种波形;

★阴极转速0-100rpm,精度1rpm,过滤系统过滤精度1um,温控系统控制精度±0.5℃

★自动去离子水补液浮动范围1% pH值可监控2-12pH,精度0.1pHPH值可自动调整;

6寸晶圆电镀金属层150μm,电镀厚度均匀性优于3%,电镀厚度重复性优于3%

★可实现10X100um硅深孔内铜无孔隙及缺陷填充,且8TSV晶圆上所有通孔内铜电阻值差异率小于3%

 

      4、晶片研磨机:(北京特思迪,已采购预计10月到货)可以满足由硅、硅化物、金属、化合物半导体、光刻胶等材料组成的同质或异质结构,6英寸及6英寸以下,厚度15mm以内,圆片、方片、不规则片的精密研磨工艺及抛光工艺

 

关键参数:

★抛光盘规格450mm

★抛光盘温度监控功能;

★抛光头具有自转和摆动动能;

★抛光盘转速0-90 RPM抛光头转速0-60 RPM

 

三、刻蚀工艺区加工能力

  具有离子束刻蚀、电感耦合等离子体刻蚀、反应离子刻蚀等多种加工设备,能够实现金属、氧化物、氮化物、半导体化合物等多种材料的高功率、低损伤、高深宽比的刻蚀。

      1、感应耦合等离子体刻蚀ICP(英国牛津仪器)可对金属、介质材料、化合物半导体材料进行刻蚀,具备4inch及以下尺寸的加工能力。

关键参数:

★具有两套通过自动匹配网络控制的13.56MHz射频电源,其中ICP 0-3000W可调,RF 0-600W可调,能够满足从低速到高速的刻蚀需求;

★具有背He冷装置,下电极温度-30 - 80℃可调;

4寸片片内刻蚀均匀性5%,片间均匀性3%

★具有OES终点判读功能;

★设备配置工艺气体有:Ar/CF4/SF6/NH3/O2/CHF3/H2/CH3OH

/BCl3/C4F8,可实现金属、非金属、化合物半导体等多种材料的干法刻蚀。

 

       2、反应离子刻蚀机RIE(江苏鲁文仪器)用于微纳器件与结构的刻蚀工艺。

关键参数:

★最大支持6inch,可向下兼容;

★背He冷却系统,避免温度对刻蚀工艺影响;

★配置的工艺气体有SF6CF4O2ArC4F8

★均匀性、重复性小于5%6inch)。

 

     3、远距等离子体刻蚀机:(德国MUEGGE,已采购预计12月到货)采用微波等离子体源的方式,对材料进行物理化学方式的干法刻蚀。

关键参数:

★采用2.45GHz的远端微波等离子体产生方式,具有更高的反应速率和更低的反应损伤;

★可用于含有金属材料的器件去胶,对金属无损;

★对深腔结构内胶体及SU8等化学性质稳定的胶体具有较强的去胶能力;

★可用于晶圆上材料表面活性增强等表面改性工艺;

★配置的SF6/CF4/O2可用于硅及硅化合物的各向同性刻蚀工艺。

 

      4、离子束沉积刻蚀系统:(江苏鲁文仪器,已采购预计10月到货)同一个腔体内实现物理气相沉积和物理干法刻蚀的系统,通过离子源的栅网,拉出宽束离子束。高能离子轰击靶材表面,溅射出材料粒子,并沉积到样品片表面,在样品上生长出合适的膜层(IBD),也可以使用离子束,直接对材料进行物理去除,实现物理的干法刻蚀(IBE)。由于IBD/IBE都是是纯物理过程,所以几乎可以用来沉积和刻蚀任何膜层,包括半导体材料、金属、介质等,并兼容各种基片材料。

关键参数:

★设备极限真空度:≤8.0×10-5 mTorr

★双离子源结构(溅射+辅助离子源),辅助源用于清洗与辅助溅射;

★工件架为200mm直径圆形,兼容碎片,最大转速200rpm

★自动翻转运动靶材,可装载48寸靶材;

★沉积工艺8inch厚度均匀性:≤1%;厚度重复性:≤5%,镀膜粗糙度≤1nm100nm SiO2);

★刻蚀8inch不均匀性:≤3%;刻蚀重复性:≤5%

OES终点检测,具备200nm-800nm波长范围内的光谱检测;

★膜层厚度晶控系统,具备2个探测测量,检测振动频率范围≥6MHz-2MHz

 

四、材料生长区加工能力

  具有电子束蒸发、磁控溅射、离子束沉积、化学气相沉积、原子层沉积等多种加工设备,能够完成物理、化学气相沉积和原子层沉积等,满足30余种金属及介质薄膜材料的生长。

       1PECVD沉积镀膜系统:(江苏鲁文仪器)采用等离子增强化学气相沉积方式,根据需求可以低温生长致密性良好的氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、非晶硅等薄膜。

关键参数:

★最高支持350℃生长,最大支持8inch向下兼容;

★配置有高频13.56MHz和低频400KHz射频源;

★沉积SiNx应力可调从压应力-1.6GPa到张应力+0.7GPa

★折射率:SiO2 1.45-1.475SiNx 1.85-2.15

★沉积均匀性8英寸,片内均匀性3%,片间均匀性5%

★沉积速率SiO2SiNx均可大于100nm/min

★配置的工艺气体用SiH4N2ONH3N2CF4O2

 

     2ICP-CVD沉积镀膜系统:(德国SENTCH)设备采用感应耦合的方式产生等离子体增强,进行化学气相沉积。两路射频电源可以实现离子能量和离子电流密度分别控制,可在室温或较低温生长致密性良好的二氧化硅、氮化硅膜层、非晶硅、非晶碳等薄膜。

 

关键参数:

★最大支持6inch 向下兼容;

★生长温度从室温至350℃可调;

★配置ICP电源:13.56MHz1200WRF电源:13.56MHz800W

★射频电源可实现离子能量和离子密度的分别控制,可室温生长材料;

★配置有O2SiH4NH3ArCH4CF4气体;

★折射率:SiO2 1.45 - 1.5SiNx 1.85 - 2 .15

★沉积SiNx应力可调。

 

       3、电子束蒸发设备:(沈阳科学仪器设备)采用物理气相沉积,在真空条件下利用电磁场精准控制高能电子轰击坩埚内靶材,使靶材物质气化并向基片输运,进而在基片上凝结形成薄膜。

关键参数:

★设备极限真空5E-4Pa

★样品台标准配置2inch可扩展至4inch,样品台采用水制冷;

★配置4坩埚位,坩埚尺寸直径36mm,高度22mm,倾角20度,可使用石墨或坞坩埚;

★采用晶振精确控制膜层厚度,基片垂直正对蒸发源,沉积精度高、均匀性好,适宜与lift-off工艺;

★镀膜类型丰富,可根据需求沉积金属电极、非金属化合物(ITO等氧化物)、光学薄膜等膜层。

 

       4、磁控溅射设备:(维开科技M600)在真空环境中利用荷能粒子轰击靶表面,使被轰击出的粒子沉积在基片上。

关键参数:

★设备极限真空5E-5Pa

★设备支持4个可调角度的4寸靶枪,其中2个配置强磁场靶;

★最大8寸或34寸片,向下兼容,载盘0-20/分钟可调;

★镀膜均匀性:±3%

★镀膜重复性:批次间重复性±2%

★设备支持基片加热从室温至500

★设备配置有射频电源和直流电源,可沉积金属和非金属;

★配置两路气体ArO2可实现富氧沉积。

 

       5、双腔电子束蒸发系统:(维开科技E500D)在真空环境中利用电子枪发射的高能电子熔融或蒸发靶材,将靶材原子蒸发沉积在基片上。

关键参数:

双腔极限真空均优于5E-5Pa

设备支持最多615cc容量的坩埚;

均匀可镀区:最大8寸或34寸片,可向下兼容;

镀膜均匀性:直径8寸范围内优于±5%

镀膜重复性:批次间重复性±2%

工件盘:带水冷旋转工件盘,0-20/分钟可调;

电子枪功率:最大8千瓦,9.5KV

膜厚监控:晶振控制器。

 

      6、超高真空电子束镀膜系统:(法国Plassys MEB550SL在超高真空环境中利用电子枪发射的高能电子熔融或蒸发靶材,将靶材原子蒸发沉积在基片上。

关键参数:

镀膜系统本底真空度<8×10-10 Torr

设备配置8个坩埚,每个容量15cc,电子枪最大电压10KV6KW

样品台最大支持4英寸,可向下兼容;

能够340°倾斜与5rpm旋转;

石英晶振膜厚控制,沉积速率分辨率0.001nm/s,厚度分辨率0.01nm

置有考夫曼离子枪,氧气和氩气两路气体,可清洗或刻蚀样品;

支持蒸发Ti, Ni, Au, Cr, Al, Al2O3等金属和氧化物;

对于4英寸片,镀膜均匀性±3.0%,刻蚀均匀性±6%

 

      7、原子层沉积系统:(中科院研究所)采用热原子层沉积的方式,进行两种前驱体次序通入反应室内,通过前驱体的自限制反应方式,进行精准的薄膜沉积。

关键参数:

★最大支持4inch生长,可向下兼容;

★最高支持250℃温度生长;

★配备Al/Ti/Hf三路有机源,可根据需要配备其他源;

★支持H2OO3反应气体;

4inch Al2O3生长均匀性小于1%

 

五、材料表征区测试能力

  该区域主要采用磁、力、光、电等手段进行材料性能表征的设备,如磁光克尔系统、原子力显微镜、台阶仪、XRD、椭偏仪、SEM等设备。

       1磁光克尔系统:英国Durham公司Nano MOKE3新一代超高灵敏度磁强计和克尔显微镜,灵敏度达到10-12emu,对于纵向、横向以及极向磁光克尔效应都非常灵敏,用于磁性薄膜以及磁性微结构的测量,应用于诸如磁性纳米技术、自旋电子学和磁性薄膜等磁学领域。

关键参数:

★最大磁场:四极磁体:2.5kOe

★双极磁体:5kOe

★单次测量磁场噪声:<0.1Oe

★测试灵敏度:优于10-12emu

★最小克尔转角检出量:0.5mdeg

★最小反射率变化率检出量:0.02%

 

      2AFM原子力显微镜:(美国Bruker公司MultiMode8)纳米尺度上进行三维测量,可以实现低噪声、高灵敏度和精确性的三维形貌测量。应用于物理学、材料科学、高分子、化学、纳米刻蚀、生物学和定量纳米测量。

关键参数:

★可以对材料纳米尺度的力学性质进行定量检测,获得高分辨率的材料粘附力和弹性模量图像;

★多种可选Multimode SPM扫描头;

★带防震系统下垂直(Z)方向上的RMS值<0.3埃;

★样品最大尺寸:10mm×10mm×2mm

 

       3、钻石量子原子力显微镜:(合肥国仪量子)基于NV色心和AFM扫描成像技术的量子精密测量仪器。以高空间分辨率(10nm)和高磁场灵敏度(1uT/squr(Hz))实现样品表面起伏和磁场的扫描探测,以此实现磁性样品的结构探测。

关键参数:

★扫描探针频率:32KHz

★兼容探针类型:Akiyama探针,金刚石探针;

AFM 扫描范围:80×80 μm2

★共聚焦扫描范围:80×80 μm2

★镜头数值孔径:0.7

★磁成像空间分辨率:10 nm

★磁探测灵敏度:1 uT/(Hz1/2)

★单NV色心计数:100 kc/s

★微波:0.7 - 4.0 GHz

★脉冲控制精度:50 ps

★磁场:10 - 500 Gauss

 

       4、大视场显微镜:(日本OLYMPUS DXS500)采用光学放大和数码放大,可进行三维形貌测量。

关键参数:

★物镜具有10倍、40倍可切换,支持数码30倍变焦;

★自动载物台,行程100×100 mm

★可支持2D平面测量,3D剖面/高度测量;

★自动聚焦功能,最小分辨率0.01μm

★支持扫描拼接,视频输出,粗糙度测量等功能。

 

       5、场发射扫描电子显微镜SEM(北京中科科仪KYKY-8100M)该仪器具有超高分辨率,能做各种固态样品表面形貌的二次电子像、反射电子象观察及图像处理。利用二次电子成像原理,在镀膜或不镀膜的基础上,低电压下通过在纳米尺度上观察样品如半导体材料、细胞、以及生物大分子等,获得忠实原貌的立体感极强的样品表面超微形貌结构信息。具有高性能x射线能谱仪,能同时进行样品表层的微区点线面元素的定性、半定量及定量分析,具有形貌、化学组分综合分析能力。

 

关键参数:

★分辨率: SE 1.0nm@30KVSE 3.0nm@1KVBSE 2.5nm@30KV

★放大倍率: 6-1000000(底片放大)

★电子枪: Schottky 肖特基场发射电子枪;

★加速电压: 030kV

★透镜系统: 多级高性能透镜系统,低像差锥形物镜;

★物镜光阑:三个可在真空外调节,无需拆卸镜筒即可更换物镜光阑;

★真空系统:1个溅射离子泵+1个吸气剂离子复合泵,1个涡轮分子泵,1个机械泵;样品室真空优于6E-4 Pa ,电子枪仓真空优于2E-7 Pa。全自动真空控制,具有真空互锁功能

★探测器标准配置:高真空二次电子探测器;红外CCD摄像头;

★样品室提供5个可扩展接口,可以外接 WDSEDSBSEEBSD 等多种附件和探测器;

★五轴全自动大样品台,行程X=150mmY=150mmZ=60mmT=-5°+70°R=360°

★最大样品直径: Ф340mm;最大样品高度:50mm

 

       6X射线粉末衍射仪:(荷兰Nalytical 公司X’pertX射线衍射设备,配备相应软件及PDF-2国际粉末衍射数据库,可进行物相定性定量分析,点阵参数测定。

关键参数:

X光管:铜靶;

★最大功率:2.2 kW

★最大管压:60 kV

★最大管流:55 mA

★焦斑:长细焦斑(12X0.4 mm);

★测角仪: 扫描方式为θ/θ2θ/θ,模式角度重现性为±0.0001°(空载)角度范围1°~160°

★探测器:PIXcel探测器,1D

 

       7、射线反射衍射仪:(美国Jordan Valley公司Delta X)设备可以在常规衍射模式、高分辨率衍射模式、X射线反射模式之间灵活切换。光学配置的切换完全在菜单式程序控制下由计算机完成,无需手动操作。

关键参数:

★可实现XY轴方向上,300mm内的完整mapping测量,无边缘测量失真的现象;

10mmZ轴高度范围,即使对厚样品也可以调整晶片高度,获得zui佳测量位置;

★最大支持12inch,向下兼容不同尺寸晶片放置,适合独立、小尺寸晶片的多片式放置;

100°Chi轴倾转范围,可实现完整的极图和残余应力测量;

Phi轴的旋转范围无限制,可实现完整的极图和面内衍射测量;

RR/XRD/HRXRD技术功能均可实现。

 

       8、椭偏仪:(武汉颐光科技)通过样品反射的椭圆光偏振信息变化情况,测试表征出薄膜的膜厚与介电常数(nk值)。

关键参数:

★一次性获得全穆勒矩阵16个元素、偏振态Psi/Delta、反射率/透射率、退偏指数等光谱,以及薄膜常用nkd值;

★光谱范围为380-1650nm覆盖可见到近红外波段;

★入射角45-90°,最大支持样件尺寸6inch,向下兼容;

★重复性测量精度:优于0.005nm100nm SiO2硅片,30次重复测量);

★绝对精度:穆勒矩阵优于:非对角元素m=0±0.005,褪偏指数优于:±0.5%

★测量时间:单点测量不超过15秒;

★光斑尺寸:大光斑模式2-4mm,微光斑模式200μm消透明衬底背反;

★分析软件:具备周期性纳米光栅结构建模仿真与分析功能,内置数百种的光学材料常数数据库,具备多层各向同性/异性光学薄膜建模分析能力。

 

      9、台阶仪:(美国KLA P-7)采用悬臂梁探针方式,测量光刻、刻蚀、镀膜等薄膜和光刻胶厚度。

关键参数:

单线不拼接最大扫描长度100mm

双向扫描测量的功能,400万像素自动变焦辅助光学系统;

真空样品台150mm,最大支持6inch,向下兼容;

最高分辨率:0.5Å

★单线测量采样点可达30万个;

★能够对膜层应力进行测试和数据分析。

 

      10、测量显微镜:(日本尼康ML-400)用于微纳样品测量X/Y/Z方向特征尺寸。

关键参数:

放大倍率:50X-1000X,明场、暗场观察方式;

光路系统:齐焦距离≥60mm,管径距离≥200 mm

载物台:带旋转载物台,载重≥15kg,X,Y移动范围不小于100mm X100mm,X/Y精度:2.5+L/50μm.最大支持8inch向下兼容;

Z轴移动:手动,能适应最高样品高度150mm

目镜:10X,视野22mm,屈光度±5°可调;

采图设备:1200万像素高清CCD。靶面尺寸:1/1.7,输出帧率30FPS

照明部件:反射/透射,LED光源,自动光强度、孔径光阑、视场光阑调节系统;

3轴计数器:最小分辨率0.1μm

 

      11、分光光度计:(日本日立UH5700)连续可变狭缝,可实现紫外、可见光、近红外的波长范围,实现低噪音测定样品。

关键参数:

★仪器结构:双光束光路设计,光电倍增管(PMT)接收器;

★波长范围:紫外、可见、近红外涵盖1903300nm

★杂散光(S.L.):<0.01%T

★波长准确度:±0.1nm

★附件配置:φ60积分球,精确实现反射率的实现;

★工作方式:采用连续可变狭缝,在近红外波长区测定低光量时,自动加宽狭缝;测定高光量时,自动减小狭缝宽度。

 

六、光学测试区测试能力:

  该区域设置有拉曼光谱仪、布里渊散射、皮秒电学测试平台等设备,主要利用物质与光的相互作用,探究材料或物质的基本物理性质。

      1、拉曼光谱仪:(美国HORIBA iHR550利用散射光与入射光之间的频率差,只与散射分子本身的结构有关的原理,实现物质成分的判定与确认,可用于有机化合物、无机化合物、高分子聚合物、生物膜及各种材料(如陶瓷、金刚石、纳米材料)的拉曼、化学发光、荧光分析。

关键参数:

★配置了325nm532nm758nm波长的激光;

★物镜分辨率x5x10,x50,x100

★焦长550mmFf/6.4

★设备最小分辨率0.025nm,光谱色散为1.34nm/mm

★光栅尺寸为76 mm*76 mm,杂散光为1*10-5

 

      2、布里渊散射测试平台:(自研)利用光波与声波在材料传播时互相作用而产生的布里渊散射,通过精确地探测出频率偏移量来表征磁性材料性质。

关键参数:

★采用TFP-2HC串联式法布里-珀罗干涉仪(FSR 50GHz)结构;

★配置532nm单模固体激光器;

★配置电磁铁(最高1T磁场)、四维样品台;

★可实现DMI表征,自旋混合电导率, g_eff表征,以及块体材料磁转变测试。

 

      2皮秒电学测试平台:(自研)利用飞秒激光器的特性,进行超快电光测试平台。

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关键参数:

★设备配置有激光波长800nm500mW80MHz5.5W1kHz的激光;

★实现皮秒级电脉冲源(6ps-20ps),幅度(500mV-1.2V);

★三维磁场下的超快自旋转移矩测试(SOT)和分辨率100fs

10MHz-2THz近场太赫兹探测;

近场太赫兹材料电导率检测及二维成像。

 

七、综合测试区测试能力

  该区域配置有克尔显微镜,芯片电性能测试机、磁场探针台等设备,能够实现数字、模拟、磁学特色等芯片的性能测试。

      1、数模混合芯片测试机:(华峰测控STS8300测试机)可实现数模混合芯片性能的测试。

 

关键参数:

★所有模拟,数字资源装于测试头中;

★针对高管脚数的模拟、混合信号及电源管理类器件进行多工位并行测试;

★高模拟VI/表通道能力,最多可支持500多个VI通道;

★高数字通道能力,128/256路数字通道;

★提供Hard Docking的测试方案。

 

       2、数字芯片测试机:(泰瑞达J750型号)可实现数字芯片的性能测试。

关键参数:

★具备512通道的逻辑信号,最大可以扩展到1024通道;

★高度集成化的通道板,每块通道板集成64通道,每通道具有100MHz的测试频率;

★每一通道具有16M深度的测试模块存储空间信号边缘的精度可以达到325ps每通道具有独立的时钟和电平设置;

★±24V200mA的高电压,高电流精密测量单元(PMU)每通道可以提供650MHz4100MHz频率的信号沿;

256组通用时钟设置,每通道32个信号沿设置;

★每通道独立输出和输入信号精密测量单元(PPMU)最高32路并行测试能力;

★电源板(Device Power Supply)可提供8通道10伏特1安培的电流信号。

 

       3、高低频面内磁场探针台:(自研)可以实现在一定磁场下,不同方向的样品的高低频磁学数据的采集和性能分析。

关键参数:

★面内磁场为5000Oe,样品台可旋转测试;

★配备高频源100K-20GHz交流源、直流源、纳伏表、锁相放大器等源表;

★探针台有四组低频探针,两组高频探针;

★可实现磁电阻、反常霍尔、平面霍尔、SOT翻转、二次谐波和铁磁共振(FMR\STFMR)等性能测量。

 

      4、多功能磁光克尔显微镜测试系统:(致真精密仪器)以进行微小区域内(300nm)的局部性质表征,为各种磁性调控实验(如辐照、压控、光控磁)、以及性质不均一的材料表征提供了可能性,适用于磁性材料/自旋电子器件的磁畴成像和动力学研究。

关键参数:

★克尔成像分辨率300nm100 倍物镜);

★最大视野1.2mm×1mm5倍物镜);

★能检测2个原子层薄膜的磁性变化;

★设备配置2个直流探针;

★可实现磁畴运动图、斯格明子、电流驱动磁畴翻转和DMI作用的测试。

 

总结:已形成的成熟稳定的加工工艺

1)霍尔bar结构加工

涉及紫外光刻、ICP刻蚀、电子束镀膜等工艺,聂天晓课题组供图(自旋材料器件)。

2)光波导器件加工

涉及电子束曝光、镀膜工艺、刻蚀工艺、AFM测试,由谢树果课题组供图(波导宽度为1um,高度约300nm,侧壁倾角大于70°)。

 

3)硅通孔微纳结构加工

涉及光刻、镀膜、湿法腐蚀,由宫勇吉课题组供图(硅厚度300微米,通孔最小尺寸可至2微米*2微米左右)。

4)电子自旋器件加工

涉及磁控镀膜、电子束曝光、离子束刻蚀、SEM测试,由赵巍胜课题组供图(70nm的垂直磁各项异性隧道结)。

5)量子器件加工

涉及无掩模光刻、ICP刻蚀、金属镀膜等,由孟铁军课题组供图(量子比特器件)。

6)二维材料器件加工

涉及光刻、反应离子刻蚀、电子束镀膜,由杨圣雪课题组供图(二维材料器件)。

7)化合物半导体材料器件加工

涉及电子束曝光、ICP刻蚀、ALD镀膜、电子束镀膜,由张博宇课题组供图(LT-GaAs超快光电产生和探测器件)。

8MEMS器件加工

涉及光刻、刻蚀、镀膜、SEM测试等,由范志强课题组供图(探测器表面结构)。

 

说明:具体设备信息和设备加工能力,详见北航智能微纳公共创新中心官网:https://bhnano.buaa.edu.cn

 

北航智能微纳公共创新中心 作者:  雷蕾 发布时间:  2022/10/7 7:52:00 浏览量:  8410