一種在金剛石壓砧上制備金屬電極的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體微加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種在金剛石壓砧上制備金屬電極的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金剛石對(duì)頂砧技術(shù)是20世紀(jì)中期開始發(fā)展的一種高壓技術(shù)，可以使樣品獲得極高的壓力。高壓下電阻測(cè)試將會(huì)觀察到電阻隨壓力的變化情況。電阻一般隨壓力升高而減少，然而當(dāng)晶體結(jié)構(gòu)或能帶結(jié)構(gòu)變化時(shí)，電阻有突變，所以電阻測(cè)量可以用來(lái)觀察物質(zhì)在高壓下的晶體結(jié)構(gòu)相變和電子結(jié)構(gòu)相變。為了觀察物質(zhì)在高壓下的電阻變化等電學(xué)性質(zhì)，需要在金剛石對(duì)頂砧表面制備出電極結(jié)構(gòu)，將電信號(hào)表征出來(lái)。由于壓砧砧面小，將細(xì)小的金屬線作為電極直接布局在壓砧上，操作起來(lái)是非常困難的。常規(guī)的制備方法是首先在金剛石砧面上磁控濺射所需金屬電極層，然后用光刻的方法制備出所需電極的光刻膠保護(hù)圖形，接著濕法腐蝕去除裸露的金屬電極層，最后去除光刻膠圖形，在金剛石砧面上得到所需要的金屬電極結(jié)構(gòu)。這種方法需要在金剛石數(shù)百微米的砧面上進(jìn)行光刻，由于金剛石較小，砧面更小，操作難度大，誤差較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](一 )要解決的技術(shù)問題
[0004]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種在金剛石壓砧上制備金屬電極的方法，以簡(jiǎn)化制作工藝，降低制作的操作難度。
[0005]( 二)技術(shù)方案
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種在金剛石壓砧上制備金屬電極的方法，該方法是在直徑為300微米的圓形金剛石壓砧面上制備出10微米寬的電極結(jié)構(gòu)，該方法包括:步驟1:制備帶有電極圖形結(jié)構(gòu)的鏤空金屬掩膜版；步驟2:將該鏤空金屬掩膜版與金剛石壓砧面對(duì)準(zhǔn)和固定，使該鏤空金屬掩膜覆蓋在金剛石壓砧面的表面，然后在具有鏤空金屬掩膜版的金剛石壓砧面的表面濺射一層金屬電極；步驟3:摘除鏤空金屬掩膜版。
[0007]上述方案中，步驟1中所述鏤空金屬掩膜版是一種鎳金屬片，由鏤空區(qū)和實(shí)體區(qū)組成，鏤空區(qū)是所需要的鏤空的電極圖形，實(shí)體區(qū)為鎳金屬，除圖形以外的區(qū)域均屬于鎳金屬實(shí)體區(qū)。
[0008]上述方案中，步驟1中所述的制備帶有電極圖形結(jié)構(gòu)的鏤空金屬掩膜版，包括:步驟11:在硅片表面制備鉻金種子層；步驟12:在鉻金種子層表面旋圖光刻膠(4620) 1000轉(zhuǎn)/分鐘，前烘90度30分鐘，厚度為25微米，紫外光刻機(jī)曝光200秒后，在濃度為千分之七點(diǎn)五的氫氧化鈉顯影液中顯影5分鐘，在硅片表面得到光刻膠電極圖形。步驟13:將表面制備有光刻膠電極圖形的硅片放入電鍍槽中，在沒有光刻膠保護(hù)的位置電鍍一層20微米厚的鎳金屬；步驟14:將電鍍后的硅片浸泡在濃度為10%的氫氧化鈉溶液中5分鐘，去除光刻膠圖形；然后將硅片放入離子束刻蝕機(jī)中，刻蝕去除裸露的鉻金種子層；步驟15:將硅片放入氫氧化鈉的飽和溶液中，在80攝氏度下腐蝕10小時(shí)，去除硅襯底，制備得到帶有電極圖形結(jié)構(gòu)的鏤空金屬掩膜版。
[0009]上述方案中，步驟2中所述將該鏤空金屬掩膜版與金剛石的壓砧面對(duì)準(zhǔn)和固定，使該鏤空金屬掩膜覆蓋在金剛石的壓砧面表面，是在體式顯微鏡下將該鏤空金屬掩膜覆蓋在金剛石砧面表面，將掩膜版的中心與金剛石砧面中心重合，保證掩膜版與金剛石砧面密切貼合，進(jìn)而保證離子束鍍膜工藝過程中電極精度要求。
[0010]上述方案中，步驟2中所述在具有鏤空金屬掩膜版的金剛石壓砧面的表面濺射一層金屬電極，是采用離子束濺射鍍膜的方法實(shí)現(xiàn)的。
[0011]上述方案中，步驟3中所述摘除鏤空金屬掩膜版，是在體式顯微鏡下進(jìn)行的。
[0012](三)有益效果
[0013]本發(fā)明提出的在金剛石壓砧上制備金屬電極的方法，是在金剛石直徑為300微米的圓形砧面上制備10微米寬的電極結(jié)構(gòu)，該制作方法利用紫外光刻技術(shù)、套刻及離子束濺射鍍膜技術(shù)完成，這種方法操作簡(jiǎn)單，避開了傳統(tǒng)工藝中在金剛石砧面上的光刻過程，過程簡(jiǎn)單，易于操作。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明提出的在金剛石壓砧上制備金屬電極的方法流程圖。
[0015]圖2是依照本發(fā)明實(shí)施例1的制備帶有電極圖形結(jié)構(gòu)的鏤空金屬掩膜版的工藝流程圖。
[0016]圖3是依照本發(fā)明實(shí)施例1的在金剛石壓砧上制備金屬電極的工藝流程圖。
[0017]圖4是依照本發(fā)明實(shí)施例1的摘除鏤空金屬掩膜版后金剛石壓砧的俯視圖。
[0018]圖5是鏤空金屬掩膜版的光學(xué)相機(jī)成像圖像。
[0019]圖6是利用本發(fā)明所制備的金剛石壓砧上的金屬電極的顯微鏡下成像圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0021]本發(fā)明采用紫外光刻技術(shù)、套刻技術(shù)和離子束濺射鍍膜的方法在金剛石壓砧上制備金屬電極，如圖1所示，本發(fā)明提供的在金剛石壓砧上制備金屬電極的方法是在直徑為300微米的圓形金剛石壓砧面上制備出10微米寬的電極結(jié)構(gòu)，該方法具體包括以下步驟:
[0022]步驟1:制備帶有電極圖形結(jié)構(gòu)的鏤空金屬掩膜版；
[0023]在本步驟中，鏤空金屬掩膜版是一種鎳金屬片，由鏤空區(qū)和實(shí)體區(qū)組成，鏤空區(qū)是所需要的鏤空的電極圖形，實(shí)體區(qū)為鎳金屬，除圖形以外的區(qū)域均屬于鎳金屬實(shí)體區(qū)，如圖2所示，制備帶有電極圖形結(jié)構(gòu)的鏤空金屬掩膜版的具體步驟包括:
[0024]步驟11:在硅片表面制備鉻金種子層，即在硅片表面制備鉻金種子層是在清潔的拋光的硅片表面用熱蒸發(fā)的方法制備厚度為10納米的鉻金種子層；
[0025]步驟12:在鉻金種子層表面旋圖光刻膠(4620) 1000轉(zhuǎn)/分鐘，前烘90度30分鐘，厚度為25微米，紫外光刻機(jī)曝光200秒后，在濃度為千分之七點(diǎn)五的氫氧化鈉顯影液中顯影5分鐘，在硅片表面得到光刻膠電極圖形；
[0026]步驟13:將表面制備有光刻膠電極圖形的硅片放入電鍍槽中，在沒有光刻膠保護(hù)的位置電鍍一層20微米厚的鎳金屬；
[0027]步驟14:將電鍍后的硅片浸泡在濃度為10%的氫氧化鈉溶液中5分鐘，去除光刻膠圖形；然后將硅片放入離子束刻蝕機(jī)中，刻蝕去除裸露的鉻金種子層；
[0028]步驟15:將硅片放入氫氧化鈉的飽和溶液中，在80攝氏度下腐蝕10小時(shí)，去除硅襯底，制備得到帶有電極圖形結(jié)構(gòu)的鏤空金屬掩膜版。
[0029]步驟2:將該鏤空金屬掩膜版與金剛石壓砧面對(duì)準(zhǔn)和固定，使該鏤空金屬掩膜覆蓋在金剛石壓砧面的表面，然后在具有鏤空金屬掩膜版的金剛石壓砧面的表面濺射一層金屬電極；
[0030]在本步驟中，將該鏤空金屬掩膜版與金剛石的壓砧面對(duì)準(zhǔn)和固定，使該鏤空金屬掩膜覆蓋在金剛石的壓砧面表面，是在體式顯微鏡下將該鏤空金屬掩膜覆蓋在金剛石砧面表面，將掩膜版的中心與金剛石砧面中心重合，保證掩膜版與金剛石砧面密切貼合，進(jìn)而保證離子束鍍膜工藝過程中電極精度要求。另外，在具有鏤空金屬掩膜版的金剛石壓砧面的表面濺射一層金屬電極，是采用離子束濺射鍍膜的方法實(shí)現(xiàn)的。
[0031]步驟3:摘除鏤空金屬掩膜版；
[0032]在本步驟中，摘除鏤空金屬掩膜版是在體式顯微鏡下進(jìn)行的。
[0033]實(shí)施例1
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