[發明專利]一種高靈敏度的鎳/硅復合微懸臂梁及其制備方法

無效

• 申請號: 200710115316.5
• 申請日: 2007-12-11
• 公開（公告）號: CN101200279A
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發明（設計）人: 蘭紅波
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B81B3/00
• 分類號: B81B3/00;B81C1/00
• 代理公司: 濟南圣達專利商標事務所
• 代理人: 張勇

1.一種高靈敏度的鎳/硅復合微懸臂梁，它包括硅底座，其特征是：所述硅底座上設有Cr/Cu電鑄種子層，在該層之上為金屬鎳微懸臂梁，在金屬鎳微懸臂梁的一端為中空圓錐形針尖，同時微懸臂梁梁體為中空結構。

2.一種權利要求1所述高靈敏度的鎳/硅復合微懸臂梁的制備方法，其特征是：它的方法為，它以復合微懸臂梁以中空圓錐形針尖和中空懸臂梁金屬鎳為基體，以硅為底座，其制作采用復合制備工藝，工藝基本流程是：

(1)硅片預處理；

(2)硅片背面釋放窗口制作；

(3)硅片正面濺射電鑄種子層；

(4)微懸臂梁和針尖納米壓印成型；

(5)針尖表面沉積電鑄種子層；

(6)微電鑄沉積金屬鎳；

(7)中空圓錐形針尖的制備；

(8)去除針尖另一側微懸臂結構；

(9)底座的制作，完成高靈敏度的微懸臂梁的制備。

3.根據權利要求2所述的高靈敏度的鎳/硅復合微懸臂梁的制備方法，其特征是：所述步驟(2)中，硅片背面釋放窗口制作方法為：

①采用濕法熱氧化工藝在硅片背面生成厚度約2μm氧化層，對硅片進行選擇性保護；

②涂鋪光刻膠、光刻和顯影后，在光刻膠上光刻出釋放窗口圖型；

③以光刻膠圖型作為掩模，進行RIE刻蝕SiO₂，在氧化層SiO₂上制作出釋放窗口。

4.根據權利要求2所述的高靈敏度的鎳/硅復合微懸臂梁制備方法，其特征是：所述步驟(4)中，微懸臂梁和針尖納米壓印成型方法為：

①根據拓撲優化和有限元分析設計優化微懸臂梁結構，確定出適合的微懸臂梁結構，基于設計的臂梁微結構，制作UV納米壓印用的模版；

②在種子層表面上均勻旋轉涂鋪UV納米壓印所用的光刻膠；

③模版對正后壓向涂鋪在基片上的光刻膠；

④采用紫外光從模版背面照射紫外光有機光固化材料，曝光固化成型后，脫模；

⑤使用反應離子刻蝕去除殘留的光刻膠，顯影、堅膜后在紫外光有機光固化材料上復制出微懸臂梁和針尖結構。

5.根據權利要求1所述的高靈敏度的鎳/硅復合微懸臂梁制備方法，其特征是：所述步驟(6)中，微電鑄沉積金屬鎳制作方法為：

使用精密微電鑄工藝，在納米壓印微懸臂梁和針尖微結構之上精密電鑄沉積金屬鎳，金屬鎳層厚度50nm，得到微懸臂梁和針尖鎳結構層；

選擇工業中常用的Watts鍍鎳液的配方，以硫酸鎳作為電解液的主要成分，添加氯化鎳保證陽極的正常溶解，其配方與工藝條件如下：

硫酸鎳NiSO₄·7H₂O????240g/L

氯化鎳NiCl₂·6H₂O????20g/L

硼酸H₃BO₃????????????20g/L

十二烷基硫酸鈉???????0.05g/L

PH值?????????????????3.5

工作溫度?????????????30℃-50℃

電流密度?????????????1A/cm²-2.5A/cm²

攪拌方式?????????????中速攪拌。

6.根據權利要求1所述的高靈敏度的鎳/硅復合微懸臂梁制備方法，其特征是：所述步驟(7)中，中空圓錐形針尖的制備制作方法為：

①針尖下面結構釋放

以步驟(2)制作的SiO₂釋放窗口為掩模，采用DRIE刻蝕針尖下的硅；暴露出Cr/Cu電鑄種子層。分別使用Cu腐蝕液(10％的HCI溶液+8％的雙氧水)和Cr腐蝕液(15％的NaOH溶液+30％的鐵氰化鉀溶液)去除該窗口下的Cr/Cu電鑄種子層，暴露出制作針尖的有機光固化材料；

②溶脫去除針尖下面有機光固化材料

采用丙酮或2％的稀KOH溶液去除針尖鎳結構層下面有機光固化材料；

③去除針尖沉積的種子層

分別使用Cu腐蝕液(10％的HCI溶液+8％的雙氧水)和Cr腐蝕液(15％的NaOH溶液+30％的鐵氰化鉀溶液)去除針尖鎳結構層下的Cr/Cu電鑄種子層，制作出金屬鎳為基體中空的圓錐針尖結構；