微納結(jié)構(gòu)及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微納米技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種微納機(jī)電系統(tǒng)及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微納機(jī)電系統(tǒng)(Micro/NanoElectro Mechanical Systems,簡稱 MEMS/NEMS)包括通過濺射、光刻、微電鍍等微納加工工藝形成的微米級、甚至納米級的微納系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其具有微型化、智能化、集成化、兼容性高和成本低等諸多優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于電子芯片、傳感器、生物電子和智能化設(shè)備等領(lǐng)域中。
[0003]在微納系統(tǒng)制造方面，隨著人們對負(fù)膠工藝、特別是能夠作為部分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)保留在微納系統(tǒng)中的負(fù)膠工藝的深入研究，使得多層組合負(fù)膠結(jié)構(gòu)逐步成為微納系統(tǒng)中非常重要的一種結(jié)構(gòu)。
[0004]但這種多層組合負(fù)膠結(jié)構(gòu)存在結(jié)合強(qiáng)度較差的問題，在制作微納系統(tǒng)時，由于多層組合負(fù)膠結(jié)構(gòu)中每層負(fù)膠的厚度不相同，或者，即使每層負(fù)膠的厚度相同，負(fù)膠層與負(fù)膠層之間也不可避免地存在間隙，而且每層負(fù)膠層的烘干時間存在較大差別，這些都會導(dǎo)致負(fù)膠層與負(fù)膠層之間的結(jié)合強(qiáng)度下降，從而使整個微納系統(tǒng)的穩(wěn)固性和可靠性下降。
[0005]多層組合負(fù)膠結(jié)構(gòu)采用多次曝光，一次顯影的方法形成，可以做出十分復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，同時具有高深寬比、器件結(jié)構(gòu)易釋放、工藝兼容性高的優(yōu)點，其廣泛應(yīng)用到了微流體器件、微傳感器件、無源器件等領(lǐng)域中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就是針對微納機(jī)電系統(tǒng)中存在的上述缺陷，提供一種微納結(jié)構(gòu)及其制作方法，負(fù)膠層與負(fù)膠層之間的結(jié)合強(qiáng)度較高，可使微納結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和可罪性提聞。
[0007]為此，本發(fā)明提供一種微納結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟:
[0008]提供襯底；
[0009]在所述襯底的上表面形成第一負(fù)膠層；
[0010]曝光所述第一負(fù)膠層，以在所述襯底的表面形成第一負(fù)膠層結(jié)構(gòu)，并且在所述第一負(fù)膠層結(jié)構(gòu)中預(yù)設(shè)加固銷釘?shù)奈恢眯纬晌雌毓獾募庸啼N釘圖案；
[0011]在所述第一負(fù)膠層結(jié)構(gòu)的上表面形成第二負(fù)膠層；
[0012]曝光所述第二負(fù)膠層，以在所述第一負(fù)膠層結(jié)構(gòu)的上表面形成第二負(fù)膠層結(jié)構(gòu)，并使所述第二負(fù)膠層結(jié)構(gòu)中預(yù)設(shè)加固銷釘?shù)奈恢眯纬晌雌毓獾募庸啼N釘圖案；
[0013]以此方式在襯底的上表面依次獲得疊置的N層負(fù)膠層結(jié)構(gòu)，第N負(fù)膠層結(jié)構(gòu)形成于第N-1負(fù)膠層結(jié)構(gòu)的上表面；
[0014]對所述N層負(fù)膠層結(jié)構(gòu)中預(yù)設(shè)加固銷釘?shù)奈恢眠M(jìn)行一次性曝光，在所述N層負(fù)膠層結(jié)構(gòu)中形成加固銷釘；
[0015]對所有各層所述負(fù)膠層結(jié)構(gòu)進(jìn)行顯影處理，以形成所需的微納結(jié)構(gòu)；
[0016]其中，N為大于或等于2的整數(shù)。
[0017]其中，第N負(fù)膠層結(jié)構(gòu)中未曝光的加固銷釘圖案尺寸大于獲等于第N-1負(fù)膠層結(jié)構(gòu)中未曝光的加固銷釘圖案尺寸
[0018]其中，所述襯底為硅襯底、玻璃襯底或陶瓷襯底。
[0019]其中，每層所述負(fù)膠層結(jié)構(gòu)的厚度為50納米-500微米。
[0020]其中，每層所述負(fù)膠層結(jié)構(gòu)的厚度為I微米-500微米。
[0021 ] 其中，所述N層負(fù)膠層結(jié)構(gòu)的厚度相同。
[0022]其中，所述N層負(fù)膠層結(jié)構(gòu)的厚度不同。
[0023]其中，所述加固銷釘為環(huán)形結(jié)構(gòu)或柱形結(jié)構(gòu)。
[0024]其中，所述環(huán)形結(jié)構(gòu)的截面形狀為多邊環(huán)形、圓環(huán)形、橢圓環(huán)形；所述柱形結(jié)構(gòu)的截面形狀為多邊形、圓形或橢圓形。
[0025]本發(fā)明還提供一種微納結(jié)構(gòu)，包括襯底和疊置在所述襯底上表面的多層負(fù)膠層結(jié)構(gòu)，在所述多層負(fù)膠層結(jié)構(gòu)之間設(shè)有加固銷釘，用以加固所述負(fù)膠層結(jié)構(gòu)之間的結(jié)合力，所述微納結(jié)構(gòu)通過本發(fā)明提供的所述的微納結(jié)構(gòu)的制作方法獲得。
[0026]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0027]本發(fā)明提供的微納結(jié)構(gòu)的制作方法是在襯底的上表面一次形成疊置的N層負(fù)膠層結(jié)構(gòu)，并在每層負(fù)膠層結(jié)構(gòu)中形成未曝光的加固銷釘圖案，在所有負(fù)膠層結(jié)構(gòu)制作完成后通過曝光獲得加固銷釘，最后進(jìn)行顯影處理，即通過多次曝光、一次顯影獲得具有多層組合負(fù)膠層結(jié)構(gòu)的微納結(jié)構(gòu)。該微納結(jié)構(gòu)通過加固銷釘可以提高層與層之間的結(jié)合強(qiáng)度，從而提高整個微納結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和可靠性。
[0028]本發(fā)明提供的微納結(jié)構(gòu)在負(fù)膠層結(jié)構(gòu)之間設(shè)有貫穿所有負(fù)膠層結(jié)構(gòu)厚度的加固銷釘，借助該加固銷釘可以提高負(fù)膠層結(jié)構(gòu)之間的結(jié)合強(qiáng)度，從而提高整個微納結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和可靠性。
【附圖說明】
[0029]圖1為本實施例提供的微納結(jié)構(gòu)的制作方法的流程圖；
[0030]圖2a為本發(fā)明實施例在襯底表面設(shè)置第一負(fù)膠層后的截面圖；
[0031]圖2b為本發(fā)明實施例在襯底表面形成第一負(fù)膠層結(jié)構(gòu)后的截面圖；
[0032]圖2c為本發(fā)明實施例在第一負(fù)膠層結(jié)構(gòu)表面設(shè)置第二負(fù)膠層后的截面圖；
[0033]圖2d為本發(fā)明實施例在第一負(fù)膠層結(jié)構(gòu)表面形成第二負(fù)膠層結(jié)構(gòu)后的截面圖；
[0034]圖2e為本發(fā)明實施例在第二負(fù)膠層結(jié)構(gòu)表面設(shè)置第三負(fù)膠層后的截面圖；
[0035]圖2f為本發(fā)明實施例在第二負(fù)膠層結(jié)構(gòu)表面形成第三負(fù)膠層結(jié)構(gòu)后的截面圖；
[0036]圖2g為本發(fā)明實施例曝光形成加固銷釘后的截面圖；
[0037]圖2h為本發(fā)明實施例微納結(jié)構(gòu)的截面示意圖；
[0038]圖3為本發(fā)明實施例微納結(jié)構(gòu)的部分結(jié)構(gòu)的截面示意圖。
【具體實施方式】
[0039]為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的微納結(jié)構(gòu)及其制作方法、微納機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0040]如圖1所示，微納結(jié)構(gòu)的制作方法包括:
[0041]步驟SI，提供襯底。
[0042]襯底可以為硅襯底、玻璃襯底或陶瓷襯底。
[0043]步驟S2，在襯底的上表面形成第一負(fù)膠層。
[0044]利用涂敷或其它方式在襯底S的上表面形成第一負(fù)膠層100，如圖2a所示。第一負(fù)膠層100的厚度可以根據(jù)實際情況任意設(shè)定，本實施例第一負(fù)膠層100的厚度選擇50納米-500微米，而且從制作工藝成本而言，優(yōu)選I微米-500微米。
[0045]需要說明的是，本實施例提及襯底S的上表面是一個相對概念，在圖2a中位于上側(cè)的面為上表面。實際上，襯底S的上表面可以被認(rèn)為是襯底S的加工面。同理，下文中提及的上表面也是一個相對概念。
[0046]步驟S3，曝光所述第一負(fù)膠層，在襯底的上表面形成第一負(fù)膠層結(jié)構(gòu)，并且在第一負(fù)膠層結(jié)構(gòu)中預(yù)設(shè)加固銷釘?shù)奈恢眯纬晌雌毓獾募庸啼N釘圖案。
[0047]利用掩模板Ml遮擋第一負(fù)膠層100，然后用紫外光照射第一負(fù)膠層100，在襯底S的上表面形成第一負(fù)膠層結(jié)構(gòu)100'，其中，被紫外光照射的部分固化，未被紫外光照射的部分中包括預(yù)設(shè)加固銷釘?shù)膱D案，即在第一負(fù)膠層結(jié)構(gòu)100'中預(yù)設(shè)加固銷釘?shù)奈恢眯纬晌雌毓獾募庸啼N釘圖案101，如圖2b所示。
[0048]步驟S4，在第一負(fù)膠層結(jié)構(gòu)的上表面形成第二負(fù)膠層。
[0049]在第一負(fù)膠層結(jié)構(gòu)100，的上表面通過涂敷或其它方式獲得第二負(fù)膠層200，如圖2c所示。第二負(fù)膠層200的厚度可以根據(jù)實際情況任意設(shè)定。本實施例第二負(fù)膠層200的厚度選擇50納米-500微米，而且從制作工藝成本而言，優(yōu)選I微米-500微米。
[0050]步驟S5，曝光第二負(fù)膠層，以在第一負(fù)膠層結(jié)構(gòu)的上表面形成第二負(fù)膠層結(jié)構(gòu)，并使第二負(fù)膠層結(jié)構(gòu)中預(yù)設(shè)加固銷釘?shù)奈恢眯纬晌雌毓獾募庸啼N釘圖案。
[0051]利用掩模板M2遮擋第二負(fù)膠層200，然后用紫外光照射第二負(fù)膠層200，在第一負(fù)膠層結(jié)構(gòu)100'的上表面形成第二負(fù)膠層結(jié)構(gòu)200'，其中，被紫外光照射的部分固化，未被紫外光照射的部分中包括預(yù)設(shè)加固銷釘?shù)膱D案，即在第二負(fù)膠層結(jié)構(gòu)200'中預(yù)設(shè)加固銷釘?shù)奈恢眯纬晌雌毓獾募庸啼N釘圖案201，而且，位于第一負(fù)膠層結(jié)構(gòu)100'中的加固銷釘圖案101與位于第二負(fù)膠層結(jié)構(gòu)200'中的加固銷釘圖案201的位置相對，以使第一負(fù)膠層100中未曝光的加固銷釘圖案101與第二負(fù)膠層200中未