[發明專利]一種獲得高密度不等高晶體微針陣列的方法

有效

• 申請號: 201810014568.7
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108328567B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 幸研;張云澤;張晉;張輝;仇曉黎;史章昆;李征蔚;郝金祎
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種獲得高密度不等高晶體微針陣列的方法，包括如下步驟：

1)獲得石英刻蝕的全空間速率分布；

2)建立起針狀凸臺的刻蝕膜型；

3)掩膜圖案設計；

4)制作石英晶片并設定時間進行刻蝕獲得不等高晶體微針陣列；

其特征在于：所述步驟3)在設計掩膜圖案之前需要設定刻蝕時間T，確定每一個微針陣列的針狀凸臺的高度以及微針陣列上表面形狀，然后計算掩膜尺寸大小，通過變換掩膜尺寸的大小控制掩膜鉆蝕時間和自由刻蝕的時間，從而最終控制微針陣列每一個針狀凸臺的高度。

2.根據權利要求1所述的一種獲得高密度不等高晶體微針陣列的方法，其特征在于，步驟4)包括如下步驟：

(41)清洗石英晶片；

(42)濺射金屬薄膜:采用濺射沉積的方式沉積金屬掩膜；

(43)旋涂光刻膠曝光顯影:在石英晶片表面旋涂一層光刻膠；將光刻膠涂抹在步驟(42)中得到的金屬掩膜上，平行光經過掩膜版，使得石英晶片表面的光刻膠得以進行選擇性地感光，經由紫外線曝光將步驟3)設計的掩膜圖案轉移至晶片表面的光刻膠上，最后進行顯影操作；在顯影過程中將不需要的光刻膠，也就是經曝光照射到的區域圖形去除，形成設計需要的合格圖形；

(44)除去多余光刻膠，進行石英刻蝕。

3.根據權利要求1或2所述的一種獲得高密度不等高晶體微針陣列的方法，其特征在于：若步驟3)中所述掩膜形狀為圓形,則掩膜尺寸具體計算步驟如下：

(31)：設定總的刻蝕時間T；

(32)：建立總的刻蝕時間T與掩膜鉆蝕所用時間和自由刻蝕所用時間的關系如下：

(33)：計算自由刻蝕時間

其中H_i是第i個針狀凸臺與最高針狀凸臺的高度差，k_h是自由刻蝕時凸臺高度變化速率；

其中k_h計算方法如下：

其中v_d是自由刻蝕主導面所對應的刻蝕速率，α是刻蝕速率與豎直方向所成的夾角；

(34)：由步驟(33)計算出自由刻蝕時間之后，即可計算出掩膜鉆蝕時間

其中T為總的刻蝕時間，為掩膜鉆蝕所用時間，為自由刻蝕所用時間，k_h是自由刻蝕時凸臺高度變化速率，H_i是第i個針狀凸臺與最高針狀凸臺的高度差；

(35)：計算最高的針狀凸臺覆蓋掩膜的半徑R₁，由于其自由刻蝕時間為0，故：

R₁＝Tk_s

其中T為總的刻蝕時間，k_s是掩膜鉆蝕的最快速率；

(36)：第i個針狀凸臺對應的掩膜半徑R_i計算方法如下：

由步驟(34)中掩膜鉆蝕時間以及步驟(35)中最高的針狀凸臺覆蓋掩膜的半徑R₁的計算公式，進一步推導出R_i與R₁之間關系如下：

其中R_i為與最高針狀凸臺高度差為H_i的第i個針狀凸臺對應的掩膜半徑，k_s是掩膜鉆蝕的最快速率，k_h是自由刻蝕時凸臺高度變化速率，R₁為最高的針狀凸臺所對應的掩膜半徑，n為微針陣列中針狀凸臺的總的個數，H_i是第i個針狀凸臺與最高針狀凸臺的高度差。

4.根據權利要求3所述的一種獲得高密度不等高晶體微針陣列的方法，其特征在于：當微針陣列由多個頂部呈線性等距排列的線性陣列平行排列而成，且頂部呈斜面時，掩膜形狀為圓形時掩膜半徑R_i計算公式如下：

其中i表示為同一簇線性陣列中由高到低第i個針狀凸臺，θ是該簇線性陣列頂部所成斜線與水平線的夾角，n是同一簇線性陣列針狀凸臺的個數，k_s是掩膜鉆蝕的最快速率，k_h是自由刻蝕時凸臺高度變化速率，R₁是起始的針狀凸臺覆蓋掩膜的半徑，D是相鄰兩個同簇針狀凸臺軸線之間的距離。