高深宽比金属光栅的制备方法及器件技术

本发明专利技术涉及一种高深宽比金属光栅的制备方法及器件。其包括：提供支撑衬底以及中间衬底；在中间衬底上制备中间衬底掩膜层，并对所制备的中间衬底掩膜层图形化，利用中间衬底掩膜层以及中间衬底掩膜层图形化窗口对中间衬底刻蚀，以在刻蚀后得到金属沉积窗口；去除上述中间衬底掩膜层，并在中间衬底上方进行金属沉积，以得到填充在金属沉积窗口内的光栅金属柱，其中，所述光栅金属柱的下端部与金属种子层接触连接；去除上述的中间衬底、粘结层以及支撑衬底，以得到金属种子层以及若干支撑于所述金属种子层上的光栅金属柱。本发明专利技术能有效制备高深宽比金属光栅，与现有工艺兼容，提高金属光栅的制备效率与工艺稳定性。属光栅的制备效率与工艺稳定性。属光栅的制备效率与工艺稳定性。

【技术实现步骤摘要】
高深宽比金属光栅的制备方法及器件


[0001]本专利技术涉及一种制备方法及器件，尤其是一种高深宽比金属光栅的制备方法及器件。

技术介绍

[0002]随着MEMS(MEMS，Micro
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Electro
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Mechanical System)器件在军事装备、通信网络信息化、汽车工业等领域的广泛应用，微加工技术蓬勃发展。在实际应用中，许多MEMS器件，尤其是金属光栅结构需要高深宽比，同时还要求侧壁陡直。
[0003]早期在制备高深宽比的金属光栅时，科研人员提出以下两种工艺：1)、同步辐射深X射线LIGA工艺，虽然其获得的微器件具有较大的高深宽比和精细的结构，但需要昂贵的同步辐射X光光源和X光掩模板，且加工周期较长，因此，限制其广泛应用。2)、干法刻蚀技术ICP—RIE，该技术是深层RIE(Reaction Ion Etching)技术和ICP(Inductive Coupled P1asma)技术结合，但只能在硅材料上进行，也限制了其应用。
[0004]为了解决上述两种工艺中的不足，科研人员又开发了多种替代工艺，目前最具有实用价值的是紫外光刻(UV—LIGA)技术，该工艺主要由SU
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8光刻工艺、微电铸加工以及塑料注模三个步骤组成；其中，SU
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8光刻工艺与微电铸工艺是UV
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LIGA工艺的关键步骤。
[0005]由于紫外光刻技术需采用SU
‑
8光刻胶，因此，工艺中存在以下缺点：1)、该工艺适用性不及正胶；2)、在光刻工艺中，SU
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8光刻胶会产生较大的内应力，从而导致SU
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8光刻胶层出现裂纹或从基片上脱落，破坏其图形结构的质量和稳定性，难以制备高深宽比的金属光栅结构；3)、SU
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8厚胶工艺中存在的另外一个问题是：高度交联后的光刻胶难以去除彻底，尤其是经过电铸工艺以后，专用的SU
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8去胶剂无能为力。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高深宽比金属光栅的制备方法及器件，其能有效制备高深宽比金属光栅，与现有工艺兼容，提高金属光栅的制备效率与工艺稳定性。
[0007]按照本专利技术提供的技术方案，一种高深宽比金属光栅的制备方法，金属光栅的制备方法包括：
[0008]提供支撑衬底以及中间衬底，其中，在支撑衬底上制备金属种子层，中间衬底通过金属种子层上的粘结层与金属种子层键合固定；
[0009]在中间衬底上制备中间衬底掩膜层，并对所制备的中间衬底掩膜层图形化，以得到若干贯通中间衬底掩膜层的中间衬底掩膜层图形化窗口；
[0010]利用中间衬底掩膜层以及中间衬底掩膜层图形化窗口对中间衬底刻蚀，以在刻蚀后得到若干与中间衬底掩膜层图形化窗口分别正对应的金属沉积窗口，其中，通过金属沉积窗口使得金属种子层相应的表面露出；
[0011]去除上述中间衬底掩膜层，并在中间衬底上方进行金属沉积，以得到填充在金属
沉积窗口内的光栅金属柱，其中，所述光栅金属柱的下端部与金属种子层接触连接；
[0012]去除上述的中间衬底、粘结层以及支撑衬底，以得到金属种子层以及若干支撑于所述金属种子层上的光栅金属柱。
[0013]将金属种子层先制备于支撑衬底上后，再将粘结层制备于金属种子层上；
[0014]制备得到粘结层后，中间衬底利用粘结层与金属种子层键合固定；
[0015]在支撑衬底上制备金属种子层的工艺包括溅射。
[0016]所述粘结层采用正性光刻胶层，其中，
[0017]粘结层采用旋涂或喷涂方式制备于金属种子层，且在旋涂或喷涂后，采用热烘方式将粘结层固定在金属种子层上。
[0018]所述中间衬底包括双面抛光硅片；
[0019]中间衬底通过粘结层与金属种子层键合固定后，对中间衬底远离支撑衬底的表面减薄；
[0020]对中间衬底减薄后，将中间衬底掩膜层制备于中间衬底上。
[0021]所述中间衬底掩膜层包括光刻胶层；
[0022]利用中间衬底掩膜层以及中间衬底掩膜层图形化窗口对中间衬底刻蚀时，刻蚀的深度至金属种子层。
[0023]光栅金属柱的沉积工艺包括电子束蒸发、溅射、金属CVD或电镀。
[0024]去除上述的中间衬底、粘结层以及支撑衬底时，包括：
[0025]先将粘结层去除，以使得中间衬底与金属种子层分离；
[0026]在中间衬底与金属种子层分离后，将金属种子层与支撑衬底分离，以去除支撑衬底。
[0027]对粘结层去除时，利用丙酮溶液对粘结层浸泡，并在超声波震动下将粘结层去除。
[0028]金属种子层与支撑衬底分离时，采用湿法分离，其中，
[0029]湿法分离时，利用KOH溶液将金属种子层与支撑衬底分离。
[0030]一种高深宽比金属光栅器件，所述金属光栅器件由上述权的制备方法制备得到。
[0031]本专利技术的优点：在金属光栅制备时，可采用现有常用的设备，与现有工艺兼容，降低加工成本，提高加工效率；在工艺过程中，用中间衬底代替了SU
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8光刻胶的功能，从而使图形结构的质量和稳定性增强，能制备深宽比更高的金属光栅器件。
附图说明
[0032]图1～图11为本专利技术制备高深宽比金属光栅一种实施例的工艺步骤剖视图，其中
[0033]图1为本专利技术制备得到金属种子层后的剖视图。
[0034]图2为本专利技术制备得到粘结层后的剖视图。
[0035]图3为本专利技术将中间衬底通过粘结层与金属种子层键合固定后的剖视图。
[0036]图4为本专利技术对中间衬底进行减薄后的剖视图。
[0037]图5为本专利技术制备得到中间衬底掩膜层后的剖视图。
[0038]图6为本专利技术对中间衬底掩膜层图形化后的剖视图。
[0039]图7为本专利技术刻蚀得到金属沉积窗口后的剖视图。
[0040]图8为本专利技术将中间衬底掩膜层去除后的剖视图。
[0041]图9为本专利技术沉积得到光栅金属柱后的剖视图。
[0042]图10为去除粘结层以及中间衬底后的剖视图。
[0043]图11为本专利技术金属种子层与支撑衬底分离后的剖视图。
[0044]附图标记说明，1
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支撑衬底、2
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金属种子层、3
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粘接层、4
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中间衬底、5
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中间衬底掩膜层、6
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光栅金属柱、7
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中间衬底掩膜层图形化窗口、8
‑
中间衬底孔、9
‑
粘结层孔。
具体实施方式
[0045]下面结合具体附图和实施例对本专利技术作进一步说明。
[0046]为了能有效制备高深宽比金属光栅，对高深宽比金属光栅的制备方法，本专利技术的一种实施例中，金属光栅的制备方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高深宽比金属光栅的制备方法，其特征是，金属光栅的制备方法包括：提供支撑衬底(1)以及中间衬底(4)，其中，在支撑衬底(1)上制备金属种子层(2)，中间衬底(4)通过金属种子层(2)上的粘结层(3)与金属种子层(2)键合固定；在中间衬底(4)上制备中间衬底掩膜层(5)，并对所制备的中间衬底掩膜层(5)图形化，以得到若干贯通中间衬底掩膜层(5)的中间衬底掩膜层图形化窗口(7)；利用中间衬底掩膜层(5)以及中间衬底掩膜层图形化窗口(7)对中间衬底(4)刻蚀，以在刻蚀后得到若干与中间衬底掩膜层图形化窗口(7)分别正对应的金属沉积窗口，其中，通过金属沉积窗口使得金属种子层(2)相应的表面露出；去除上述中间衬底掩膜层(5)，并在中间衬底(4)上方进行金属沉积，以得到填充在金属沉积窗口内的光栅金属柱(6)，其中，所述光栅金属柱(6)的下端部与金属种子层(2)接触连接；去除上述的中间衬底(4)、粘结层(3)以及支撑衬底(1)，以得到金属种子层(2)以及若干支撑于所述金属种子层(2)上的光栅金属柱(6)。2.根据权利要求1所述高深宽比金属光栅的制备方法，其特征是：将金属种子层(2)先制备于支撑衬底(1)上后，再将粘结层(3)制备于金属种子层(2)上；制备得到粘结层(3)后，中间衬底(4)利用粘结层(3)与金属种子层(2)键合固定；在支撑衬底(1)上制备金属种子层(2)的工艺包括溅射。3.根据权利要求1所述高深宽比金属光栅的制备方法，其特征是：所述粘结层(3)采用正性光刻胶层，其中，粘结层(3)采用旋涂或喷涂方式制备于金属种子层(2)，且在旋涂或喷涂后，采用热烘方式将粘结层(3)固定在金属种子层(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王云翔，李瑾，李燕，
申请(专利权)人：苏州研材微纳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：