三维金属微细阵列电极微电铸技术研究

摘要

随着MEMS技术的不断发展，微机电系统在光学、电子学、生物医学等其他领域的应用逐渐增多。而微电铸工艺作为MEMS工艺中的关键部分，也得到了越来越多研究者的重视。
　　微细阵列电极由多根排列整齐的微细电极组合而成，具有许多非常优良的电化学性能，在微细加工和生物科学等领域应用广泛。
　　本文选取三维金属微细阵列电极为加工对象，首先对所要加工的微电极阵列进行了特征尺寸的标定，然后对基于种子层位置的两种电铸生长方式盲孔填充、模具成型过程的原理做了简单的介绍，接着对实验中选择的KMPR光刻胶与BPN-65A光刻胶的基本性质以及甩胶、烘胶、曝光等参数都做了具体的探究，然后指出了电镀与电铸的异同之处，并对电镀液的反应机理以及镀液中各成分的作用和工艺条件对电镀效果的影响都做了详细的分析。
　　接着进行了微电极阵列的加工制备，分别使用KMPR光刻胶与BPN光刻胶甩出指定的厚度，经前烘、紫外曝光、后烘、显影等步骤制备出所需胶模结构，根据电铸方法的不同，分别在甩胶前与后烘后进行了种子层的溅射，溅射金属为铜，约300nm（前烘前溅射时，先溅射一层粘附层金属层铬约50nm，再溅射种子层），选择190g/mL的CuSO4·5H2O、60g/L的H2SO4、70mg/L的氯离子以及适量的添加剂配置成的电铸液，并采用酸性铸铜工艺，设置电流密度1.5A/dm2，进行电铸，经抛光处理后，分别得到了三种截面形状的多种微细阵列电极，最后在场发射扫描电子显微镜下对所制得的微细阵列电极进行了观察比对。
　　论文从工艺的角度出发，以微电极阵列为研究对象，对KMPR光刻胶、BPN光刻胶以及盲孔填充和模具电铸两种电铸填充方式做了简单的探究，对今后微电极的加工以及微电铸的研究提供了一定的帮助。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景介绍

1．2 微电极加工方法简介

1．3 UV-LIGA技术及微电铸技术

1．3．1 UV-LIGA技术主要特点

1．3．2 微电铸工艺

1．4 本文主要研究内容

2．1 微电极阵列掩膜设计

2．2 微电极阵列加工方法介绍

2．2．2 Over-plating成型

2．3 本章小结

3．1 胶模材料的选择

3．1．1 KMPR光刻胶特性简介

3．1．2 BPN-65A光刻胶特性简介

3．2 电镀与电铸

3．2．1 电镀液反应机理

3．2．2 镀液中各成分的作用及其影响

3．2．3 工艺条件对电镀的影响

3．3 本章小结

4．1 胶模结构的制备

4．2 电铸液的配制

4．3 微电极阵列的制备

4．4 胶模去除

4．5 本章小结

5．1 电铸结果观测

5．2 本章小结

6．1 研究工作总结

6．2 工作展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及取得的研究成果

致谢