CN108231436B - 一种微电容的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微电容制备方法，其包括以下步骤：(1)设计微电容结构以及相应的挡膜图案，同时将该挡膜图案导入微加工平台的电脑中；(2)制作待刻样品，将该样品放置于微加工平台的待光刻处，并进行负性光刻；(3)对加工好的上述样品进行一次清洗，以去除没有固化的光刻胶；(4)对一次清洗后的上述样品进行封装，并进行一次镀膜；(5)对一次镀膜后的样品进行二次清洗，以去除硬化后的光刻胶挡膜图案，即得微电容图案；(6)在上述获得的微电容图案上制作引线。与现有的微电容的制备方法相比，本发明无需制备特定的掩膜版，制作简单，制作周期短，制作成本低，并且采用飞秒激光双光子3D直写挡膜图案，使得微电容的尺寸灵活可变。

Description

一种微电容的制备方法
技术领域
本发明涉及微纳米加工技术领域，尤其涉及一种微电容制备方法。
背景技术
近年来，微电容在微电子器件加工及研制等领域具有广泛应用，其线宽尺寸主要在微米级和纳米级两个级别。如专利号为ZL200310112933.1(授权公告号为CN1635820A)的中国发明专利公开了一种微电容式麦克风***及其制备方法；专利号为ZL201210466254.3(授权公告号为CN103822680A)的中国发明专利公开了一种微电容式水表。
现有技术中一般需要通过特定的掩膜版，采用掩膜、镀膜的方法来制备，然而掩膜版的造价较高，制备过程较麻烦，同时由于掩膜版的问题也限制了微电容结构的多样化。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术而提供一种简单且成本低的微电容制备方法。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术而提供一种微电容尺寸灵活可变的微电容制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种微电容制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)设计微电容结构以及挡膜图案，并将该挡膜图案导入微加工平台的电脑中；
(2)制作待刻样品，将该样品放置于微加工平台的待光刻处，并进行负性光刻；
(3)对加工好的上述样品进行一次清洗，以去除没有固化的光刻胶；
(4)对一次清洗后的上述样品进行封装，并进行一次镀膜；
(5)对一次镀膜后的样品进行二次清洗，以去除硬化后的光刻胶挡膜图案，即得微电容图案；
(6)在上述获得的微电容图案上制作引线。
作为优选，所述微电容结构为叉指微电容结构。叉指微电容结构具有传导正负电荷性能良好的优点，并且能在不缩小电极间隔的情况下，增大了电容值。
作为优选，所述微加工平台为飞秒激光双光子微加工平台。飞秒激光双光子微加工是利用飞秒激光诱导材料局部发生双光子吸收，引发光还原、光聚合和光解离等过程，利用三维控制***使得这一过程在一定的范围内有选择性的发生，然后再经过一些后续的处理工艺得到三维结构。
作为优选，所述挡膜图案为立体图案。这样挡膜图案会更容易固定在载玻片上，而且不容易变形。
作为优选，所述步骤(2)中，样品的制作过程如下：在载玻片的中部贴上具有磨砂特质的胶带，接着滴加光刻胶，最后盖上盖玻片。具体为：在上述载玻片中间部分(大约34载玻片宽度的距离)贴上两条上述具有磨砂特质的胶带，两条胶带间隔1-1.5cm，在两条胶带之间的空白处滴适量紫外光刻胶，轻轻将盖玻片盖设在紫外光刻胶上，以使光刻胶随着盖玻片匀铺展开，尽量做到无气泡，从而获得所需的待刻样品
作为优选，所述步骤(4)中采用磁控溅射法进行一次镀膜。
作为优选，所述一次镀膜的厚度为50nm。
作为优选，所述步骤(6)中采用二次镀膜连接针脚法在上述微电容图案上制作引线，其中二次镀膜采用磁控溅射法。具体为：用AB胶将针脚粘在载玻片上微电极的一端，保证针脚的一面朝上并且没有AB胶覆盖，这样在二次镀膜后针脚朝上一面便会与 AB胶相连，AB胶再呈斜坡状与微电极一端连接，最终达到针脚与微电容极板连接的目的。这种方法制作的引线能更牢固接触且电阻也更小。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中采用飞秒激光双光子3D直写和磁控溅射镀膜相结合的方法来制作微电容，与现有的微电容的制备方法相比，无需制备特定的掩膜版，制作简单，制作周期短，制作成本低，并且采用飞秒激光双光子3D直写挡膜图案，使得微电容的尺寸灵活可变。
附图说明
图1为本发明实施例中微电容设计结构示意图；
图2为本发明实施例中制图软件上挡膜图案设计结构示意图；
图3为本发明实施例中挡膜图案的设计模型示意图；
图4为本发明实施例中光刻前的样品准备示意图；
图5为本发明实施例中光刻后的样品准备示意图；
图6为本发明实施例中一次掩膜封装后的样品示意图；
图7为本发明实施例中一次清洗后的样品示意图；
图8为本发明实施例中微电容成品的示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
本实施例中微电容的主要制作过程如下：微电容结构的设计——挡膜图案制作—— -一次镀膜制作微电容——微电容引线封装形成微电容样品——二次镀膜连接针脚。本实施例制作的微电容的长度为5000μm，宽度为20μm。
本实施例中所用的主要实验设备及材料：飞秒激光双光子微加工平台、激光光源设备、光学显微镜、升降台、水平支架、孔径光阑、反射镜、光接收屏、载玻片、盖玻片、环氧树脂胶、导线等。
具体步骤如下：
(1)首先，通过理论分析，根据公式
Figure BDA0001536241650000031
提出一种叉指微电容结构(如图1所示)。这种结构传导正负电荷性能更好，相当于在不缩小电极间隔的情况下，增大了电容值。通过作图软件(本发明所使用的作图软件为激光双光子微加工平台自带的软件) 设计挡膜图案(如图2和图3所示)，可见本实施例中将挡膜图案设计成立体图案，这样在制作时挡膜图案能更容易地固定在载玻片上，且不易变形。将设计好的挡膜图案导入控制微加工平台的电脑中。
(2)接着，制作待刻样品，步骤如下：准备载玻片、盖玻片、紫外光刻胶及具有磨砂特质的胶带。首先在上述载玻片中间部分(大约
Figure BDA0001536241650000032
载玻片宽度的距离)贴上两条上述具有磨砂特质的胶带，两条胶带间隔1-1.5cm，在两条胶带之间的空白处滴适量紫外光刻胶，轻轻地将盖玻片盖设在紫外光刻胶上，以使光刻胶随着盖玻片匀铺展开，尽量做到无气泡(如图4所示)，从而获得所需的待刻样品。将制作好的样品放置在微加工平台的待光刻处，使用光刻法进行加工刻蚀。
(3)然后，将加工好的微电容图案放入无水乙醇中进行一次清洗，以使未受到激光发生聚合的紫外光刻胶随着无水乙醇的流动而离开载玻片基底，并使聚合硬化的紫外光刻胶则牢固的附着于载玻片基底，因此清洗之后便是有图案的微电容样品(如图5所示)。
(4)接着进行封装(如图6所示)。本实施例中封装所采用方法为掩膜板法，具体如下：把加工好的掩膜板覆盖在上述一次清洗后的载玻片样品上，载玻片与掩膜板之间用特质塑料胶带进行支撑，防止掩膜过程中掩膜板接触到光刻胶制作的挡膜图案。
(5)将封装好的样品进行一次镀膜，本实施例中一次镀膜采用磁控溅射镀膜，膜厚可控，镀膜厚度为50nm。
(6)将镀膜后的样品上的掩膜板拨去(如图7所示)，用NMP去胶液进行第二次清洗，以去除硬化的光刻胶及覆盖在上面的银膜，最后得到便是微电容图案。
(7)将得到的微电容样品进行引线制作。本实施例采用的是二次镀膜连接针脚法，具体步骤如下：用AB胶将针脚粘在载玻片上微电极的一端，保证针脚的一面朝上并且没有AB胶覆盖，这样在二次镀膜后针脚朝上一面便会与AB胶相连，AB胶再呈斜坡状与微电极一端连接，最终达到针脚与微电容极板连接的目的(如图8所示)。
本发明中采用飞秒激光双光子3D直写和磁控溅射镀膜相结合的方法来制作微电容。与传统的微电容加工方法相比，激光加工有加工精度高、对加工材料影响小、加工速度快以及污染和噪声相对较小等优点。其中，飞秒激光经过聚焦后在焦点上具有非常高的光强度，使得它与材料相互作用的时候，可以使材料发生显著的非线性光学效应。双光子吸收是指在强光的激发下，材料的分子同时吸收两个光子，从基态跃迁到激发态的过程。飞秒激光双光子微加工是利用飞秒激光诱导材料局部发生双光子吸收，引发光还原、光聚合和光解离等过程，利用三维控制***使得这一过程在一定的范围内有选择性的发生，然后再经过一些后续的处理工艺得到三维结构。
叉指微电容结构由于载玻基片的不够平整、周围环境变化引起激光功率不稳定等原因，导致制作周期数过大、整体结构过长的图案时，激光焦点总会偏离基片而使得制作的图案常常会变形甚至飘移。因而本发明采用分段3D直写的方法，并且将挡膜图案设计成山脉状立体图案，这样在制作时，挡膜图案会更容易固定在载玻片上，而且不容易变形。本发明也提出了一种二次镀膜制作引线的方法，这种方法制作的引线能更牢固接触且电阻也更小。

Claims (1)

1.一种微电容制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)设计微电容结构以及相应的挡膜图案，同时将该挡膜图案导入微加工平台的电脑中，上述微电容结构为叉指微电容结构，上述挡膜图案为立体图案；
(2)制作待刻样品，将该样品放置于微加工平台的待光刻处，并进行负性光刻，上述微加工平台为飞秒激光双光子微加工平台；
(3)对加工好的上述样品进行一次清洗，以去除没有固化的光刻胶；
(4)对一次清洗后的上述样品进行封装，采用磁控溅射法进行一次镀膜进行一次镀膜，一次镀膜的厚度为50nm；
(5)对一次镀膜后的样品进行二次清洗，以去除硬化后的光刻胶挡膜图案，即得微电容图案；
(6)在上述获得的微电容图案上制作引线；
所述步骤(2)中，样品的制作过程如下：在载玻片的中部贴上具有磨砂特质的胶带，接着滴加光刻胶，最后盖上盖玻片，
所述步骤(6)中采用二次镀膜连接针脚法在上述微电容图案上制作引线，其中二次镀膜采用磁控溅射法。
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