CN108726474A - 一种制作三维电极图形的辅助装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制作三维电极图形的辅助装置，包括阻挡板，在阻挡板上设有上下贯穿的通孔，在阻挡板下表面设有至少两个对准凸台；对准凸台与待加工晶片上设置的对准孔对应以用于***该对准孔中；通孔的位置与待加工晶片上需图形化的位置对应，通孔的深度和横截面大小以满足金属粒子能够通过该通孔到达晶片需要图形化的区域。本发明图形精度更高且价格低廉，装配简单，装配工艺效率得以提高；此外，该掩模采用硅或石英基材加工，沉积于其上面的金属膜层可通过金属腐蚀液直接去除，非常方便重复使用，理论上可无限次重复使用。
Description
技术领域
本发明涉及微机械加工工艺辅助装置，特别涉及一种用于三维电极高精度制作的辅助装置，属于微机械加工技术领域。
背景技术
微机械（MEMS）工艺由半导体工艺发展而来，其与半导体工艺最大的区别为半导体工艺为平面工艺，而微机械工艺为三维立体工艺，采用微机械工艺可制作出多种复杂的三维微结构。
三维微结构加工完成以后，大部分器件需要在微结构的正面和侧面制作电极图形以便对微结构进行激励或引出所需的电信号。
通过检索发现，潘安宝等发表在《传感器与微***》（2008）上的文献《石英晶体谐振式绝对压力传感器研制》，提出在三维结构正面和侧面先旋转蒸发上电极图层，再通过侧面光源进行侧面光刻，而后腐蚀出所需的三维电极图形。该种方法电极图形制作精度高，但光刻前的光刻胶需要采用特制的喷涂胶设备进行喷涂，工艺难度增大，且需购置专门的价格昂贵的喷涂胶和侧面曝光设备后才能进行工艺制作，处理成本高。
另外，Liqiang Xie等发表在《Sensors 2010》上的文献《A Z-Axis Quartz Cross-Fork Micromachined Gyroscope Based on Shear Stress Detection》，该文献中采用金属掩模图形阻挡的方法直接在三维结构上沉积金属膜层得到所需的三维电极图形。但该种方法所采用的金属掩模采用传统机械加工手段加工制作，图形精度低，通常在数十个微米，适合于结构尺寸大且电极图形精度不高的器件电极制作，而难以满足高精度三维电极图形化制作的要求；此外，金属掩模与晶片的对准装配需要专门的装配夹具，装配工艺复杂，装配过程耗时较长，工艺效率低；再者，金属掩模的制作基材为不锈钢或铝材，表面沉积的金属膜层无法采用金属腐蚀溶液腐蚀去除，采用物理方法很难去除干净，重复次数少，经一定次数使用后就废弃掉。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种易装配、廉价、图形精度高、表面膜层易清除、理论上可无限次重复使用的制作三维电极图形的辅助装置。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种制作三维电极图形的辅助装置，包括阻挡板，在阻挡板上设有上下贯穿的通孔，在阻挡板下表面设有至少两个对准凸台；对准凸台与待加工晶片上设置的对准孔对应以用于***该对准孔中；通孔的位置与待加工晶片上需图形化的位置对应，通孔的深度和横截面大小以满足金属粒子能够通过该通孔到达晶片需要图形化的区域。
所述阻挡板材料为硅或者石英。
所述通孔由上下两层通孔构成的阶梯孔，其中位于上面一层通孔的截面面积大于位于下面一层通孔的截面面积。
相对于现有技术，本发明提供的制作三维电极图形的辅助装置图形精度更高且价格低廉，装配简单，装配工艺效率得以提高；此外，该掩模采用硅或石英基材加工，沉积于其上面的金属膜层可通过金属腐蚀液直接去除，非常方便重复使用，理论上可无限次重复使用。
附图说明
图1是实施例1的一种制作三维电极图形的辅助装置的剖视图；
图2是实施例1的一种制作三维电极图形的辅助装置与晶片装配后金属膜层选择性图形化沉积的示意图；
图3是实施例2的一种制作三维电极图形的辅助装置的剖视图；
其中：1为一种制作三维电极图形的辅助装置，2为通孔，其中2a为上面一层通孔，2b为下面一层通孔，3为阻挡板，4为第一对准凸台，5为第二对准凸台，10为晶片，11为第一对准孔，12为第二对准孔，13为金属电极膜层。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示：本实施例提供的一种制作三维电极图形的辅助装置1，其主体为阻挡板3，在阻挡板上设有上下贯穿的通孔2，在阻挡板3下表面设有两对准凸台，分别为第一对准凸台4和第二对准凸台5，两对准凸台与待加工晶片上设置的对准孔对应以用于***该对准孔中；通孔的位置与待加工晶片上需图形化的位置对应，通孔的深度和横截面大小以满足金属粒子能够通过该通孔到达晶片需要图形化的区域。金属粒子以所设定的倾斜角度透过通孔2沉积到晶片10的正面和侧面，最终得到所需的三维金属电极膜层13图形。实施例中，所述通孔2由上下两层通孔构成的阶梯孔，其中位于上面一层通孔2a的截面面积大于位于下面一层通孔2b的截面面积。该种阶梯孔结构使得采用湿法腐蚀加工的一种制作三维电极图形的辅助装置1的通孔2边角凸缘较小，图形精度高，对于同样的金属膜层图形所需的下面一层通孔2b的开孔面积较小，本三维电极图形的辅助装置1的结构强度较高。
本辅助装置与待沉积金属膜层的晶片10的精确对准装配过程如下，参见图2：将一种制作三维电极图形的辅助装置1的第一对准凸台4和第二对准凸台5分别与晶片10的第一对准孔11和第二对准孔12进行对准，而后分别将第一对准凸台4和第二对准凸台5卡入第一对准孔11和第二对准孔12，待晶片10上表面与一种制作三维电极图形的辅助装置1下表面接触完全后采用夹具固定。为了便于装配，第一对准凸台4与第一对准孔11之间、第二对准凸台5与第二对准孔12之间均为间隙配合，即第一对准凸台4的宽度小于第一对准孔11的宽度、第二对准凸台5的宽度小于第二对准孔12的宽度。装配过程简单易操作，且无需专门的对准装配夹具，工艺效率高且成本低。
晶片10表面的金属膜层图形化沉积完成后，一种制作三维电极图形的辅助装置1阻挡板3的表面也沉积了一层金属膜层。当一种制作三维电极图形的辅助装置1使用达到一定次数后，其表面沉积的金属膜层的厚度较厚时，将使得采用一种制作三维电极图形的辅助装置1进行阻挡对晶片10进行金属膜层图形化沉积的精度变差，解决方法是将一种制作三维电极图形的辅助装置1直接放入金属膜层腐蚀液中直接对金属膜层进行化学去除，由于本辅助装置的制作基材为硅或者石英，与多种金属腐蚀液不产生化学反应，因而本辅助装置的使用寿命理论上不受限制。而现有技术中采用的金属掩模为金属材质，如铝材、不锈钢，其与常用的金属腐蚀液易发生化学反应，其表面金属膜层沉积较厚时，只能将金属掩模舍弃掉，使用寿命受限，增加了成本。
此外，本实施例提供的阻挡板3基材为硅或者石英，采用微机械工艺加工，相对于现有技术中采用传统机械方法加工的金属掩模，尺寸精度更高。
实施例2
图3是实施例2的一种制作三维电极图形的辅助装置的剖视图。本实施例与实施例1的区别仅在于：
所述通孔2为单层结构，对于需沉积的金属膜层图形面积较小时，通孔2的面积不大，单层结构时结构强度即可满足使用要求，且一种制作三维电极图形的辅助装置1的工艺制作复杂度降低，成本也随之下降。本实施例中的通孔2为单层结构，更适合于通孔2面积小的一种制作三维电极图形的辅助装置1的制作。
上述实施例表明，相对于现有技术，本发明提供的制作三维电极图形的辅助装置采用微机械（MEMS）工艺加工制作，图形精度可达1～2um，精度高且价格低廉；辅助装置的第一对准凸台和第二对准凸台分别与晶片的第一对准孔和第二对准孔对准后直接装配在一起即可，装配简单且精度高，无需外部对准装配夹具，工艺效率得以提高；此外，该辅助装置采用硅或石英基材加工，沉积于其上面的金属膜层可通过金属腐蚀液直接去除，非常方便重复使用，理论上可无限次重复使用。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (3)
1.一种制作三维电极图形的辅助装置，其特征在于：包括阻挡板，在阻挡板上设有上下贯穿的通孔，在阻挡板下表面设有至少两个对准凸台；对准凸台与待加工晶片上设置的对准孔对应以用于***该对准孔中；通孔的位置与待加工晶片上需图形化的位置对应，通孔的深度和横截面大小以满足金属粒子能够通过该通孔到达晶片需要图形化的区域。
2.根据权利要求1所述的制作三维电极图形的辅助装置，其特征在于：所述阻挡板材料为硅或者石英。
3.根据权利要求1所述的制作三维电极图形的辅助装置，其特征在于：所述通孔由上下两层通孔构成的阶梯孔，其中位于上面一层通孔的截面面积大于位于下面一层通孔的截面面积。
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