現(xiàn)在,一支柏爾肯特大學和中東技術大學(均位于土耳其安卡拉)的多元科學家團隊已經(jīng)找到了一種將激光寫入結(jié)構封裝進硅芯片的方法。在最新一期的《自然·光子學》(Nature Photonics)中,研究人員描述了他們的新方法,它使用聚焦紅外激光束在硅片中創(chuàng)建1微米分辨率的構件。研究人員第一次在硅片內(nèi)部顯示出任意的無需上方或下方附加結(jié)構的三維制作。
因此研究人員將這些復雜的三維架構轉(zhuǎn)換為功能性光學器件,如透鏡、波導、全息圖和其他光學元件。 Bilkent物理系的onur Tokel博士(該文的主要作者)說,“我們通過利用非線性激光材料相互作用產(chǎn)生的動力得到可控的構建塊來實現(xiàn)這一點。在任何三維制造方法中,速度,分辨率和復雜度之間都有一個平衡,通過這種方法,我們將找到最佳的平衡。這種方法關鍵之處在于要注意到大多數(shù)實用的部件可以由棒狀或針狀的構件制成。我們的方法可以精確地創(chuàng)建這樣的塊,同時還可以保留每個塊約1微米的寬度。更好之處在于,可以組合棒狀塊來創(chuàng)建二維層,甚至更復雜的三維形狀,可以簡單地通過在芯片上掃描激光束創(chuàng)建。”
該方法的另一個結(jié)果與三維打印或雕刻有關。 研究人員發(fā)現(xiàn),通過將激光修飾區(qū)域暴露于特定的化學蝕刻劑中,可以實現(xiàn)整個晶片的三維雕刻。 他們展示了各種微觀組件,如微通道,直通硅通孔,懸臂和微柱,而這些元件利用其他一些方法很難創(chuàng)造。 物理系Serim Ilday博士(該論文的共同作者)說:“我注意到,這是一種直接激光寫入方法,不需要使用掩模,與反應離子蝕刻和電子束光刻相比便宜。” 該團隊的方法還具有附加的好處,所有展示的光學和MEMS器件原則上與已有的CMOS制造方法兼容。
受到“片上”硅片器件成功的啟發(fā),該團隊創(chuàng)造了“片內(nèi)”器件,作為基于直接三維激光制造的新型組件的速記描述符。“這種可能性是無止境的,這種方法使全新的芯片內(nèi)器件成為可能,例如用于近紅外光子學和中紅外光子學的硅-光學元件,或者用于有效冷卻電子芯片的曲折微流體通道,” ?mer Ilday發(fā)現(xiàn)。?mer Ilday是另一位共同作者,同時也是電氣與電子工程和物理系的成員。
“事實上,”他繼續(xù)說,“我們已經(jīng)開始展示新的片內(nèi)架構和功能,例如開發(fā)新穎的芯片內(nèi)波導,晶圓激光切片,探索將其擴展到其他半導體。”
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