專利名稱：一種高靈敏度的鎳/硅復(fù)合微懸臂梁及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微懸臂梁，特別涉及一種極微小力(1(T18N)檢測用的高靈敏度的鎳維 復(fù)合微懸臂梁及其制備方法
背景技術(shù)：
微懸臂梁是一種結(jié)構(gòu)簡單、易于進(jìn)行微加工以及批量生產(chǎn)的傳感器結(jié)構(gòu)。微懸臂梁的長 度和寬度一般在微米范圍，而厚度在亞微米至納米范圍。微懸臂梁將被測量轉(zhuǎn)化為自身的機(jī) 械形變或諧振頻率的變化，它有兩種工作模式，即彎曲模式(靜態(tài)模式)和共振(動態(tài)模式)。 微懸臂梁最早是用于微力檢測的傳感器結(jié)構(gòu)，現(xiàn)己成功地用于加速度傳感器、原子力顯微鏡 (AFM)和SFM探針、高靈敏度的化學(xué)氣敏傳感器和生化傳感器以及射頻RF電路發(fā)射器開 關(guān)等。近年來，基于微懸臂梁的測量對象和應(yīng)用范圍日益增多，其測量對象增加到溫度、熱 能、磁場、質(zhì)量等；應(yīng)用范圍擴(kuò)大到包括化學(xué)分析、生物檢驗(yàn)、醫(yī)藥篩選、環(huán)境控制、氣味(如 香精酒類)鑒定、DNA檢測等。此外，光學(xué)和紅外探測、超高密度信息存儲等領(lǐng)域是近年微 懸臂梁應(yīng)用的重要擴(kuò)展。微懸臂梁具有靈敏度高，如蒸鍍了雙層金屬膜的微懸臂梁#為溫度 傳感器，威敏度可達(dá)l(T 5 K;以微懸臂梁為換能元件的生物傳感器靈敏度可達(dá)皮克量級。而 且能批量加工，從面降低成本；可以實(shí)現(xiàn)1(T"N力的檢測。微懸臂梁正向集成化和陣列結(jié)構(gòu) 發(fā)展。微懸臂梁的顯著優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)顯示了在眾多領(lǐng)域的良好應(yīng)用前景。懸臂梁材料的選擇是相 當(dāng)重要的，它決定了工藝的復(fù)雜性、成本高低、懸臂梁質(zhì)量和成型性，但同時(shí)也受到所設(shè)計(jì) 的微懸臂梁和探針的結(jié)構(gòu)以及微細(xì)加工技術(shù)的限制。所以材料的選擇必須依據(jù)成本、內(nèi)應(yīng)力 控制難易和工藝穩(wěn)定可行等眾多因素考慮。根據(jù)不同的應(yīng)用，可以使用多種材料加工微懸臂 梁，如單晶硅、多晶硅、Si3N4、 Si02、 PZT、 AI、 Ni、 Au、 Pt。在實(shí)際設(shè)計(jì)和加工中一般都 采用多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，比如采用單晶硅作為梁體結(jié)構(gòu)時(shí)，作為保護(hù)一般在梁的表面氧化一層 Si02，如果要作為反射束用的微鏡面，還要濺射一層AI或其它金屬作為反射面。薄膜微細(xì)加 工技術(shù)制備的金屬懸臂梁內(nèi)應(yīng)力大，懸臂梁容易變形，單晶硅濕法刻蝕成型的厚度控制工藝 復(fù)雜，還可能引入內(nèi)應(yīng)力，干法深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)成本很高，成型的均勻性也有待提高， 化學(xué)氣相沉積(CVD) Si3N4薄膜結(jié)構(gòu)的應(yīng)力控制要求極高，控制不好便會導(dǎo)致懸臂梁彎曲變 形，而且陣列探針的成品率也難以保證。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，由于微懸臂梁結(jié)構(gòu)具有低 成本、高靈敏度和批量生產(chǎn)等顯著優(yōu)點(diǎn)，可以預(yù)料基于微懸臂梁梁結(jié)構(gòu)的傳感器在物理、化 學(xué)和生物傳感器等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍將變得越來越廣。因此，迫切需要探索新的高靈敏度微懸 W^梁結(jié)椅和選擇適合的材料i目前基于微懸臂梁極微小力檢測己經(jīng)顯示了廣泛的應(yīng)用俞景， 如DNA解碼、Casimir力檢測、納磁性粒子的測量、分子量子器件的制造和分析等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服目前在微懸臂梁結(jié)構(gòu)和制作方法復(fù)雜，生成成本高，不能滿 足日益擴(kuò)大的市場需要等問題，提供一種高靈敏度的鎳/硅復(fù)合微懸臂梁及其制備方法，它可 實(shí)現(xiàn)極微小力attonewton (10—18N)的檢測，以及復(fù)合微懸臂梁低成本批量制備。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案
一種高靈敏度的鎳維復(fù)合微懸臂梁，它包括硅底座，所述硅底座上設(shè)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(shí)微懸 臂梁梁體為中空結(jié)構(gòu)。
一種高靈敏度的鎳/硅復(fù)合微懸臂梁的制備方法，它的方法為，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(fù)合制備工藝，工藝基本流程是
(1) 硅片預(yù)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(cè)微懸臂結(jié)構(gòu)；
(9) 底座的制作，完成高靈敏度的微懸臂梁的制備。
本發(fā)明的復(fù)合微懸臂梁以金屬鎳為基體，以硅為底座。通過采用中空圓錐形針尖和中空 懸臂梁(基于拓?fù)鋬?yōu)化和有限元分析設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu))來極大的提高微懸臂梁靈敏度。其制作采 用一種復(fù)合制備工藝，該工藝結(jié)合了納米壓印(一種低成本、大面積、高效率的微納結(jié)構(gòu)復(fù) 型工藝)、微電鑄、犧牲層和深層反應(yīng)離子刻蝕(DIRE)等工藝的優(yōu)點(diǎn)，具有生產(chǎn)成本低、 工藝簡單和適合批量制作等優(yōu)點(diǎn)。該制備工藝的特征在于整個(gè)制作過程由硅片預(yù)處理、硅片 背面釋放窗口制作、硅片正面濺射電鑄種子層、微懸臂梁和針尖納米壓印成型(包括納米壓 印模版的制作)、針尖表面沉積電鑄種子層、微電鑄沉積金屬鎳、中空圓錐形針尖的制備、去 除針尖另一側(cè)微懸臂結(jié)構(gòu)和底座的制作九部分組成。具體包括以下工藝步驟
1) 硅片預(yù)處理 清洗硅片除油、去污，烘干。
2) 硅片背面氧化采用濕法熱氧化工藝在硅片背面生成厚度約2um氧化層(Si02),對硅片進(jìn)行選擇性保護(hù)。
3) 釋放窗口制作甩膠、光刻和顯影后，在光刻膠上光刻出釋放窗口圖型，以光刻膠圖型作為掩模，進(jìn)行 RIE刻蝕Si02，在氧化層Si02上制作出釋放窗口 。
4) 硅片正面濺射種子層在硅片正面濺射一層約lOOnm厚的Cr/Cu電鑄種子層。
5) 微懸臂梁和針尖納米壓印成型根據(jù)拓?fù)鋬?yōu)化和有限元分析設(shè)計(jì)優(yōu)化微懸臂梁結(jié)構(gòu)，確定出適合的微懸臂梁結(jié)構(gòu)，基于 設(shè)計(jì)的臂梁微結(jié)構(gòu)，制作UV納米壓印用的模版，采用UV納米壓印工藝在紫外光有機(jī)光固 化材料上復(fù)制出微懸臂梁和針尖結(jié)構(gòu)。
6) 針尖表面沉積電鑄種子層 針尖上沉積一層約10nm厚的Cr/Cu電鑄種子層。
7) 微電鑄金屬鎳
使用精密微電鑄工藝，在納米壓印微懸臂梁和針尖微結(jié)構(gòu)之上精密電鑄沉積金屬鎳，金 屬H層厚度50nm，得到微懸臂梁和針尖鎳結(jié)構(gòu)層。
8) 中空圓錐形針尖的制備
以步驟3制作的Si02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；分別使用不同的腐蝕液去除Cr/Cu電鑄種子層，暴露出制作針尖的有機(jī)光固化材料； 溶脫去除針尖鎳結(jié)構(gòu)層下面有機(jī)光固化材料；分別使用不同的腐蝕液去除針尖鎳結(jié)構(gòu)層下的 Cr/Cu電鑄種子層，制作出金屬鎳為基體的中空圓錐形針尖結(jié)構(gòu)。
9) 保護(hù)微懸臂梁和針尖 涂鋪光刻膠保護(hù)微懸臂梁和針尖。
10) 去除沒有被保護(hù)微懸臂梁(針尖另一側(cè)結(jié)構(gòu)) 采用腐蝕液去除沒有被保護(hù)微懸臂梁。
11)去除光刻膠
采用丙酮去除微懸臂梁基體中的光刻膠(有機(jī)光固化材料)。
12)底座的制作
以步驟3制作的Si02釋放窗口為掩模，采用DRIE刻蝕微懸臂梁下的硅，制作出微懸臂 梁的底座。
13)硅片背面氧化層去除
采用稀釋的HF酸溶液去除硅片背面氧化層。制作完成的具有中空圓錐形針尖和中空梁 鎳維復(fù)合微懸臂梁。
底座的制作方法也可以采用KOH濕法刻蝕工藝。
除了本發(fā)明使用的金屬鎳外，必可以采用其它金屬，如AI。 -所述的紫外光有機(jī)光固化材料基體材料可以選擇MonoMat、 PAKOl、 AM0NIL MMS 3_和 mrUVCur06等UV翁米壓印工藝所使用各種光刻膠。
本發(fā)明的有益效果為這種新型的高靈敏度衛(wèi)硅復(fù)合微懸臂梁及其制備方法，具有極高 靈敏度、工藝簡單、生產(chǎn)成本低、適合批量制作的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明鎳/硅復(fù)合微懸臂梁的結(jié)構(gòu)示意圖2是圖1的俯視圖3是本發(fā)明制作衞硅復(fù)合微懸臂梁工藝技術(shù)路線圖4是本發(fā)明制作金鎳/硅復(fù)合微懸臂梁的示意圖。
圖5是本發(fā)明中空懸臂梁優(yōu)化設(shè)計(jì)的流程圖。
其中，1.金屬鎳微懸臂梁，2. Cr/Cu電鑄種子層，3.硅底座，4.中空圓錐形針尖；5. 中空微懸臂梁。
以下結(jié)合附圖和發(fā)明人依本發(fā)明的技術(shù)方案給出的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描 述。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
本發(fā)明公開的用于極微小力(1(T18N)檢測的高靈敏度金鎳/硅復(fù)合微懸臂梁的結(jié)構(gòu)示意 圖如圖l、圖2所示。它包括硅底座3，所述硅底座3上設(shè)有Cr/Cu電鑄種子層2，在該層之 上為金屬鎳微懸臂梁l，在金屬鎳微懸臂梁l的一端為中空圓錐形針尖4，金屬鎳微懸臂梁l 上還有中空微懸臂梁梁體5。
本發(fā)明以具有中空圓錐形針尖4和金屬鎳微懸臂梁1為基體，以Cr/Cu電鑄種子層2和 硅底座3為底座。通過采用中空圓錐形針尖4和中空懸臂梁5 (基于拓?fù)鋬?yōu)化和有限元分析 設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu))來極大的提高微懸臂梁靈敏度。其制作采用一種復(fù)合制備工藝。
金屬,復(fù)合微懸臂梁制作工藝技術(shù)路線圖參見圖3,包括
1) 硅片預(yù)處理；并進(jìn)行硅片背面氧化；
2) 釋放窗口制作
3) 硅片正面濺射種子層；
4) 微憙臂梁和針尖納米壓印成型； 5^針尖上沉積電鑄種子層；
6) 微電鑄金屬鎳；
7) 針尖下面結(jié)構(gòu)釋放(硅和濺射種子層)；
8) 溶脫去除針尖鎳結(jié)構(gòu)層下面光刻膠；
9) 去除針尖沉積的種子層；
10) 保護(hù)微懸臂梁和針尖；
11) 去除沒有被保護(hù)微懸臂梁(針尖另一側(cè)結(jié)構(gòu))；
12) 去除微懸臂梁基體中的光刻膠；
13) 制作底座；
14) 硅片背面氧化層去除。
結(jié)合金屬鎳/硅復(fù)合微懸臂梁制作示意圖(圖4)，以下對鎳/硅復(fù)合微懸臂梁制作過程中
的主要工藝步驟做詳細(xì)描述
1) 硅片預(yù)處理
采用氮?dú)饬骱统暡ㄇ逑捶椒▽杵M(jìn)行清洗，去除油污。并在烘箱中烘干。如圖4 (a)。
2) 硅片背面氧化
采用濕法熱氧化工藝在硅片背面生成厚度約2um氧化層，對硅片進(jìn)行選擇性保護(hù)。如 圖4 (b)。
3) 釋放窗口制作
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，如圖4 (c)。以光刻膠 圖型作為掩模，進(jìn)行RIE刻蝕Si02,在氧化層Si02上制作出釋放窗口。如圖4 (d)。
4) 硅片正面濺射種子層
在硅片正面濺射一層約100nm厚的Cr/Cu龜鑄種子層。如圖4 (e)。
5) 微懸臂梁和針尖納米壓印成型
根據(jù)拓?fù)鋬?yōu)化和有限元分析設(shè)計(jì)優(yōu)化微懸臂梁結(jié)構(gòu)，確定出適合的微懸臂梁結(jié)構(gòu)，基于 設(shè)計(jì)的臂梁微結(jié)構(gòu)，制作UV納米壓印用的模版，采用UV納米壓印工藝在紫外光有機(jī)光固 化材料上復(fù)制出微懸臂梁和針尖結(jié)構(gòu)。如圖4 (f)。微懸臂梁和針尖納米壓印成型的工藝步 驟包括①在種子層表面上均勻旋轉(zhuǎn)涂鋪UV納米壓印所用的光刻膠(紫外光有機(jī)光固化材 料)；②模版對正后壓向涂鋪在基片上的光刻膠；③采用紫外光從模版背面照射紫外光有機(jī)光 固化材料，曝光固化成型后，脫模；④使用反應(yīng)離子刻蝕RIE (Reactive IonEtching)去除殘留 的光刻膠，顯影、堅(jiān)膜后在紫外光有機(jī)光固化材料上復(fù)制出微懸臂梁和針尖結(jié)構(gòu)。
6) 針尖表面沉積電鑄種子層
針尖上沉積一層約10nm厚的Cr/Cu電鑄種子層。如圖4 (g)。
7) 微電鑄金屬鎳 -
使用精密微電鑄工藝，在納米壓印微懸臂梁和針尖微結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)層。如圖4 (h)。
選擇工業(yè)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。該鍍液容易維護(hù)，操作簡單，沉積速度快，鍍層應(yīng)力小。具體的配方與工藝條件如下
硫酸鎳NiS(V 7H20 240g/L
氯化鎳NiCl2. 6H20 20g/L
硼酸H3B03 20g/L
十二烷基硫酸鈉 0.05g/L
PH值 3. 5
工作溫度 30°C-50'C
電流密度 lA/cm2-2.5A/cm:
攪拌方式 中速攪拌
8)針尖下面結(jié)構(gòu)釋放(硅和SI射種子層)
以步驟3制作的8|02釋放窗口皿模,-采用t)RIE刻蝕針尖下的硅；暴露出Cr/Cu電鑄 種子層。"分別使甩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(jī)光固 化材料。如圖4 (i)。
9) 溶脫去除針尖鎳結(jié)構(gòu)層下面有機(jī)光固化材料
采用丙酮或2%的稀KOH溶液去除針尖鎳結(jié)構(gòu)層下面有機(jī)光固化材料。
10) 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(15y。的NaOH溶液 +30%的鐵氰化鉀溶液)去除針尖鎳結(jié)構(gòu)層下的Cr/Cu電鑄種子層，制作出金屬鎳為基體中空 的針尖結(jié)構(gòu)。如圖4 (j)。
11) 保護(hù)微懸臂梁和針尖； 涂鋪光刻膠保護(hù)微懸臂梁和針尖。如圖4 (k)。
12) 去除沒有被保護(hù)微懸臂梁(針尖另一側(cè)結(jié)構(gòu)) 采用腐蝕液去除沒有被保護(hù)微懸臂梁。如圖4 (1)。
13)去除光刻膠
采用丙酮去除微懸臂梁基體中的光刻膠(有機(jī)光固化材料)。
14) 底座的制作
以步驟3制作的Si02釋放窗口為掩模，采用DRIE刻蝕微懸臂梁下的硅，制作出微懸臂 梁的底座。如圖4 (1)。
15) 硅片背面氧化層去除
采用稀釋的HF酸溶液去除硅片背面氧化層。制作完成的具有中空圓錐形針尖和中空梁 銜硅復(fù)備微懸臂梁，如倒4、(1)所示。
本發(fā)明通過采用中空圓錐形針尖和中空懸臂梁結(jié)構(gòu)來極大的提高微懸臂梁靈敏度，實(shí)現(xiàn) 極微小力attonewton (1(T18N)的檢測。中空懸臂梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基于拓?fù)鋬?yōu)化和有限元分析。
圖5是本發(fā)明中空懸臂梁優(yōu)化設(shè)計(jì)流程圖。包括
1) 懸臂梁和針尖幾何形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)；
2) 確定和比較不同幾何形狀和尺寸孔洞懸臂梁應(yīng)力分布；
3) 優(yōu)化孔洞的幾何形狀和尺寸；
4) 比較增加孔洞數(shù)量對懸臂梁應(yīng)力分布的影響；
5) 優(yōu)化孔洞的數(shù)量；
6) 優(yōu)化孔洞的位置和尺寸以獲得最高平均應(yīng)力分布。
權(quán)利要求
1、一種高靈敏度的鎳/硅復(fù)合微懸臂梁，它包括硅底座，其特征是所述硅底座上設(shè)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(shí)微懸臂梁梁體為中空結(jié)構(gòu)。
2. 一種權(quán)利要求1所述高靈敏度的自復(fù)合微懸臂梁的制備方法，其特征是它的方法為，它以復(fù)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(fù)合制備工藝，工藝基本流程是(1) 硅片預(yù)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(cè)微懸臂結(jié)構(gòu)；(9) 底座的制作，完成高靈敏度的微懸臂梁的制備。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高靈敏度的衛(wèi)硅復(fù)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2um氧化層，對硅片進(jìn)行選擇性保護(hù)；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(jìn)行RIE刻蝕Si02，在氧化層Si02上制作出釋放窗口。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高靈敏度的衛(wèi)硅復(fù)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(jù)拓?fù)鋬?yōu)化和有限元分析設(shè)計(jì)優(yōu)化微懸臂梁結(jié)構(gòu)，確定出適合的微懸臂梁結(jié)構(gòu)，基于設(shè)計(jì)的臂梁微結(jié)構(gòu)，制作UV納米壓印用的模版；② 在種子層表面上均勻旋轉(zhuǎn)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r④ 采用紫外光從模版背面照射紫外光有機(jī)光固化材料，曝光固化成型后，脫模；⑤ 使用反應(yīng)離子刻蝕去除殘留的光刻膠，顯影、堅(jiān)膜后在紫外光有機(jī)光固化材料上復(fù)制 出微懸臂梁和針尖結(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度的鎳/硅復(fù)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)層；選擇工業(yè)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NiS(V 7H20 240g/L氯化鎳NiCl2' 6H20 20g/L硼酸H3B03 20g/L十二烷基硫酸鈉 0.05g/LPH值 3.5工作溫度 30'C-50'C電流密度 lA/cm2-2.5A/cm2攪拌方式 中速攪拌。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度的鎳/硅復(fù)合微懸臂梁制備方法，其特征是所述步 驟(7)，,中空圓錐形針尖的制備制作方法為① 針尖下面結(jié)構(gòu)釋放以步驟(2)制作的Si02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+30X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(jī)光固化材料；② 溶脫去除針尖下面有機(jī)光固化材料采用丙酮或2%的稀KOH溶液去除針尖鎳結(jié)構(gòu)層下面有機(jī)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1 :1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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高靈敏度的衛(wèi)硅復(fù)合微懸臂梁制備方法，其特征是所述步 驟(9)中，底座的制作方法為-① 去除光刻膠；② 以步驟(2)制作的Si02釋放窗口為掩模，采用DRIE刻蝕微懸臂梁下的硅，審i怖出微懸臂梁的底虔；③ 采用稀^的HF酸溶液去除硅片背面氧化層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高靈敏度的衞硅復(fù)合微懸臂梁制備方法，其特征是所述步 驟(9)的底座制作方法也可以采用KOH濕法刻蝕工藝。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的高靈敏度的鎳/硅復(fù)合微懸臂梁制備方法，其特征是所 述步驟(6)中，除金屬鎳外，還可采用AI或其它金屬。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于極微小力(10^-18N)檢測的高靈敏度的鎳/硅復(fù)合微懸臂梁及其制備方法，具有靈敏度高、工藝簡單、生產(chǎn)成本低、適合批量制作的優(yōu)點(diǎn)。它有硅底座，其上有Cr/Cu電鑄種子層，該層之上為金屬鎳微懸臂梁，金屬鎳微懸臂梁的一端為中空圓錐形針尖，同時(shí)微懸臂梁梁體為中空結(jié)構(gòu)。它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，采用復(fù)合制備工藝(1)硅片預(yù)處理；(2)硅片背面釋放窗口；(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)制備中空圓錐形針尖；(8)去除針尖另一側(cè)微懸臂結(jié)構(gòu)；(9)底座的制作，完成微懸臂梁的制備。
文檔編號B81B3/00GK101200279SQ20071011531
公開日2008年6月18日 申請日期2007年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月11日
發(fā)明者蘭紅波 申請人:山東大學(xué)